Ptaki z rodziny krukowatych od lat zaskakują naukowców umiejętnościami wytwarzania narzędzi, zapamiętywania ludzkich twarzy oraz planowania przyszłych działań. Zespół badawczy z Instytutu Neurobiologii Uniwersytetu w Tybindze postanowił sprawdzić, jak szybko zwierzęta te przetwarzają bodźce wzrokowe i przekuwają je w działanie. Eksperyment przeprowadzony przez Philippa Schmidbauera i profesora Andreasa Niedera udowodnił, że czarne wrony (Corvus corone) wyprzedzają pod tym względem naczelne. Wyniki tych analiz ukazały się na łamach prestiżowego czasopisma „Science”.
WIDEO…
Test ruchomych kropek na ekranie dotykowym
W badaniu wzięły udział dwie czarne wrony, przed którymi ustawiono monitor dotykowy wyświetlający chmurę białych punktów na czarnym tle. Zadaniem ptaków było określenie, czy większość kropek przemieszcza się w lewą, czy w prawą stronę ekranu. Swoją decyzję zwierzęta zatwierdzały uderzeniem dzioba w odpowiedni okrąg docelowy z boku monitora, za co otrzymywały nagrodę.
Wyniki pomiarów zaskoczyły. Ptaki potrzebowały średnio zaledwie 235 milisekund na rozpoznanie kierunku ruchu punktów i wskazanie wybranej odpowiedzi. Dla porównania, pojedyncze mrugnięcie ludzkiego oka trwa od 300 do 400 milisekund, a czas reakcji człowieka i małp w analogicznych testach jest dwukrotnie dłuższy.
Pośpiech nie wpłynął negatywnie na precyzję wykonywanego zadania. Skuteczność wron sięgała niemal 100%. Nawet gdy ruch punktów na ekranie był chaotyczny i trudny do odczytania, wybory ptaków nadal okazywały się trafniejsze niż ślepy los.
Czy ptaki są mądre? Ich odpowiednik ludzkiej kory mózgowej działa w 70 milisekund
Dlaczego tak dobrze im idzie? Naukowcy zarejestrowali aktywność pojedynczych komórek nerwowych w trakcie rozwiązywania testu. Elektrody monitorowały obszar zwany nidopallium caudolaterale (NCL), czyli strukturę w ptasim mózgu odpowiadającą za wyższe funkcje poznawcze. Rejon ten pełni u ptaków dokładnie taką samą funkcję, jak kora przedczołowa u człowieka.
Analiza zapisów wykazała, że sygnały nerwowe dla różnych kierunków ruchu zaczynają się rozdzielać w mózgu wrony już po 70 milisekundach od wyświetlenia obrazu. Aktywność neuronów narasta stopniowo wraz z analizą danych wzrokowych, aż osiągnie próg decyzyjny aktywujący ruch dzioba. Komórki nerwowe odzwierciedlały zarówno czytelność obrazu na monitorze, jak i ostateczny kierunek wybrany przez zwierzę. – Wyniki te pokazują, że dynamika neuronów w ptasim mózgu pokrywa się z uznanymi modelami podejmowania decyzji u ludzi i innych naczelnych – wyjaśnia współautor badania, prof. Andreas Nieder z Uniwersytetu w Tybindze.
Ewolucja w powietrzu wymusiła zagęszczenie neuronów
Zbieżność tych procesów dziwi o tyle, że wspólny przodek ssaków i ptaków żył około 320 milionów lat temu. Ptaki nie posiadają sześciowarstwowej kory mózgowej, która u człowieka odpowiada za myślenie abstrakcyjne. Zamiast tego ewolucja wyposażyła je w gęsto upakowane skupiska komórek – w jednym gramie mózgu krukowatych znajduje się ponad dwa razy więcej neuronów niż w tej samej masie mózgu małpy.
Mniejsze odległości między komórkami nerwowymi oznaczają krótszą drogę dla impulsów elektrycznych, co przekłada się na czas reakcji. Zdaniem profesora Niedera ta przewaga stanowi bezpośrednią odpowiedź na wyzwania ewolucyjne związane z umiejętnością lotu. Ptaki polegają na wzroku podczas wykonywania manewrów między przeszkodami w powietrzu oraz przy precyzyjnym chwytaniu zdobyczy dziobem.
Źródło: Science
