Doktor biologických vied Leonid Voronov, kandidát biologických vied Valery Konstantinov, štátna pedagogická univerzita v Chuvashi pomenovaná po I. Ya. Yakovleva (Cheboksary)
Havrani už dávno vstúpili do intelektuálnej elity živočíšneho sveta. Každý vie, že Aesopova slávna bájka je o vrane a kanvici: vták nedosiahol vodu pomocou zobáka a pri pití začal hádzať okruhliaky do džbánu, kým voda nestúpla na požadovanú úroveň. Ale dodnes sa stále učíme o nových schopnostiach týchto vtákov.
Ich poradie sa neustále zvyšuje - vtáky z rodiny corvid dosiahli dohad o primátoch a dosiahli inteligenciu malých detí. Nebolo by však úplne správne tvrdiť, že niečo dosiahli - očividne, korvidy sa vždy vyznačovali vysokou inteligenciou, je to len to, že sme sa práve dostali k štúdiu mozgov vtákov vo všetkých detailoch ich psychológie a neurobiológie.
Vrany s kapucňou vykazujú vynikajúcu inteligenciu v rôznych situáciách. V zime nájdu niekde hliníkové veko od hrnca, sadnú si naň a jazdia zo zasnežených striech ako na saniach, potom škrabú psy a mačky chytením chvostov. Namáčajú chlieb v kalužiach, schovávajú jedlo v sklade a dokonca úmyselne hádzajú pod kolesá automobilov to, čo nemôžu klovať.
Boli časy, keď vrany otvorili zips nákupnej tašky a odstránili zásoby. Nezmyselne rozpoznávajú ľudí „zrakom“bez ohľadu na ich oblečenie a ľahko oddeľujú zbraň od paličky. Vrany „vzájomne spolupracujú“pri spoločnom dobrodružstve. Napríklad „pracujú“vo dvojiciach a kradnú vajíčka z hniezd iných ľudí: jedna vrana vyháňa vtáka z hniezda a druhá vajíčka zbiera. Toto zložité správanie si vyžaduje vysvetlenie.
Vo vedeckom svete nastal záujem o vtáčiu inteligenciu, keď biológovia a antropológovia vážne uvažovali o pôvode ľudskej inteligencie.
Zďaleka sa inteligencia nemohla objaviť tak okamžite (pokiaľ samozrejme nie sú povolené náboženské a parazediktívne vysvetlenia), musí mať v evolučnej minulosti nejaký základ. Najprv začali hľadať taký základ, samozrejme, medzi primátmi. Bolo však oveľa zaujímavejšie pokúsiť sa nájsť kognitívne schopnosti u vtákov, ktoré nie sú evolučne také blízko ľudí ako opice.
Propagačné video:
Manipulácia s nástrojmi bola dlho považovaná za jeden z hlavných znakov vysokej inteligencie, ktorý odlišuje ľudí od všetkých ostatných zvierat. Ako sa však ukázalo, vtáky môžu používať aj nástroje, ako aj vytvárať a upravovať ich. Táto zručnosť sa pozorovala nielen pri korvidách, ale aj vo volavkách a jemných ďatelinách Galapagos. Obľúbené zoopsychológovia však boli noví kaledónski havrani.
Čo robí nový kaledónsky havran, keď potrebuje získať napríklad hmyz z trhliny? Vyberie si kríky na kríku, zlomí ho zobákom, vytrhne z neho prebytočnú kôru a nepravidelnosti, na jednom konci zanechá iba uzol a výslednú háčku ovláda na miestach, kde sa môže niečo chutné schovať.
Vedci z University of St Andrews (UK) zistili, že vtáky hodnotia aj kvalitu výsledného nástroja. Zároveň nerozpoznajú pokusom a omylom, ktorý koniec vetvičky sa vrhne do slotu a či je konkrétna vetvička všeobecne vhodná pre danú úlohu, ale ako keby si vopred predstavili, ako bude tento alebo ten nástroj práce fungovať, a vyberú najvhodnejší.
Nové kaledónske havrany sa neobmedzujú iba na palice a vetvičky. Experimenty zoológov z University of Auckland (Nový Zéland) ukázali, že tieto vtáky môžu používať aj taký zložitý a záhadný objekt ako zrkadlo pre svoje vlastné účely. Havrani pomocou zrkadla určili, kde bol kus mäsa (sami nevideli jedlo, iba jeho odraz). Keď sa pozrieme na odraz, vtáky pochopili, kam si zobrať zobák, aby sa liečili, a experimenty sa uskutočňovali s divými vtákmi, ktoré ešte nemali čas žiť vedľa ľudí.
Voľne žijúce zvieratá sú vo všeobecnosti zriedkavo schopné pochopiť, že odraz je odraz. Malá elita živočíšneho sveta, do ktorej patria papagáje sivé, niektoré primáty, delfíny a slony indické, má schopnosť vyriešiť „zrkadlovú hádanku“. Teraz k nim boli pridané havrany.
Úspechy nových kaledónskych havranov rástli: rovnaký tím zoológov z University of Auckland zistil, že sú schopné príčinné závery. Podstatou experimentu bolo to, že vtáky potrebovali „fúzovať“vo svojej mysli pohyb predmetu a osoby, ktorá s ním manipuluje, a havrani nevideli samotnú manipuláciu priamo. Jednoducho povedané, boli vtáky požiadané, aby vyriešili hádanku bábkového divadla: tu je palica, tu je muž, človek kráča za obrazovkou a palica sa začína pohybovať. A vtáky skutočne pochopili, že existuje neviditeľný „aktér“(u detí sa podobná schopnosť objavuje už vo veku siedmich mesiacov).
Nemali by sme si však myslieť, že nové kaledónske havrany sú jedinými objektmi tohto druhu výskumu. V nedávnej práci japonských zoológov z univerzity Utsunomiya sa ukázalo, že vrany s veľkými účtami dokážu spojiť množstvo a abstraktné symboly s množstvom jedla. Podľa počtu a geometrických tvarov na potravinách boli vtáky rozpoznané tam, kde ich bolo viac a kde ich bolo menej. Inými slovami, vtáky si boli vedomé číselných pomerov.
Ďalším príkladom inteligencie corvids je ich schopnosť pamätať si na svojich priateľov a nepriateľov na niekoľko rokov. Okrem toho sa ich sociálna pamäť neobmedzuje na jednotlivcov toho istého druhu: napríklad mestské vrany si pamätajú hlasy iných vtákov a ľudí. Príklady inteligencie korvidov sa môžu množiť a znásobovať, ale odkiaľ takáto inteligencia pochádza? Táto otázka je, ako je ľahko pochopiteľné, neurobiologická, a aby sme na ňu mohli odpovedať, musíme sa pozrieť do mozgu vtáka.
Musím povedať, že donedávna bola psychika vtákov tradične podceňovaná, a to nielen z dôvodu malej veľkosti ich mozgu, ale aj z dôvodu špecifík jej štruktúry. Mozog vtáka nemá novú šesťvrstvovú kôru (ktorú majú cicavce) a jej vývoj pokračoval v dôsledku transformácie jadier striata alebo striata.
Striatum je staršie ako kôra a jeho funkcie sú jednoduchšie ako jeho funkcia, preto bol centrálny nervový systém vtákov vnímaný ako primitívna štruktúra, ktorá nie je určená na vykonávanie vyšších kognitívnych funkcií, ktoré vykonáva nová kôra cicavcov.
Postupom času sa však pohľad na mozog vtáka začal meniť - ukázalo sa, že je to zložitejšie, ako si mysleli. Aby ste pochopili jeho pomerne zložitú štruktúru, musíte poznať niektoré podrobnosti. Mozog vtáka obsahuje niekoľko polí so špecifickými funkciami. Každé pole sa skladá zo štrukturálnych komponentov - glií, neurónov a neurogliálnych komplexov. Ako viete, neurón prenáša informácie, glia mu pomáha a neurogliálny komplex zjavne analyzuje informácie, ako to robia bunkové stĺpce kôry cicavcov. (Stĺpec je skupina neurónov umiestnených v neokortexe mozgu kolmo na jeho povrch, ktoré spájajú nervové bunky do rôznych vrstiev kortexu.)
Vo všeobecnosti je vývoj mozgu stavovcov, ako ho formuloval slávny ruský biológ Leonid Viktorovič Krushinsky, sprevádzaný zvýšením dvoch vzájomne súvisiacich vlastností - štrukturálnej diskrétnosti a funkčnej a štrukturálnej nadbytočnosti. Zistilo sa, že napriek rozdielom v priestorovej organizácii neurónových sietí v striatu vtákov a neokortexe cicavcov, ich formovanie a vývoj v evolúcii sú určené rovnakými morfologickými zákonitosťami.
Vývoj centrálneho nervového systému vyšších stavovcov bol sprevádzaný kľúčovými zmenami. Po prvé, celkový počet neurónov, bunkových populácií a prechodných foriem medzi nimi sa zvýšil; po druhé, všetky typy tkanivového a bunkového polymorfizmu sa zvýšili v rámci každého typu nervových sietí; po tretie, boli vytvorené moduly - komplexné supercelulárne štruktúrne a funkčné jednotky spracovania informácií.
Výskum, ktorý sme vykonali na Katedre biológie Štátnej pedagogickej univerzity v Chuvash, pomenoval po I. Ya Yakovlev, ktorý môže tieto kritériá doplniť. Ukázalo sa, že stupeň jeho asymetrie a zákonitosti interakcie (stupeň agregácie) jeho bunkových a supracelulárnych štruktúrnych zložiek sú tiež spojené s pokrokom vo vývoji vtáčieho mozgu.
Majú korvidy nejaké črty, ktoré odlišujú ich mozgy od iných vtákov? Ak to chcete urobiť, vrana musí byť porovnaná s niekým - napríklad s holubicou. Holuby sa skutočne nelíšia s veľkou inteligenciou a početné diela profesora Zoyi Aleksandrovna Zoriny a jej kolegov z Biologickej fakulty Moskovskej štátnej univerzity umožnili podrobne zistiť, čo konkrétne holuby sú hlúpejšie ako vrany. Vrany s kapucňou sú schopné vyhodnotiť veľkosť množín a ukladať také matematické informácie nielen na konkrétnych obrázkoch, ale aj vo všeobecnej abstraktnej forme, ktorú môžu vtáky spájať napríklad s arabskými číslicami; môžu vidieť analógie v tvare objektov bez ohľadu na farbu týchto objektov.
To znamená, že sa zdá, že vtáky predstavujú „osobitnú črtu“bez toho, aby boli viazaní na konkrétny objekt. Holuby sa učia tento postup omnoho pomalšie. Navyše, postoj k učeniu sa prakticky nevytvára v holuboch, zatiaľ čo v corvidách sa objavuje pomerne rýchlo a na základe optimálnej stratégie. Je zrejmé, že rozdiel v kognitívnych schopnostiach sa dá vysvetliť rozdielmi v mozgovej štruktúre týchto dvoch druhov vtákov.
Podarilo sa nám zistiť, že vrana má v mozgu dvakrát toľko neurónov ako holub, a jej špecifická hustota je dvakrát vyššia. Zároveň sú neuróny a glie v mozgu vrany menšie a neurogliálne komplexy sú väčšie ako v holubi.
Aby sa ďalej pochopili špecifiká mozgu vtáka, štúdia zahŕňala aj pinky (Fringillidae). Tieto vtáky sú schopné komplexnej manipulácie pri extrahovaní semien z kužeľov rôznych typov ihličnanov. Napríklad laboratórni pracovníci ZA Zoriny zistili, že smrekové krížniky (ktoré patria medzi pěnkavy) sú, podobne ako havrani, schopné zovšeobecniť - jednu z najdôležitejších zložiek racionálnej činnosti.
Účinnosť mozgovej aktivity je určená nielen počtom a plochou neurónov, glií a neurogliálnych komplexov, ale aj ich umiestnením v priestore, čo ovplyvňuje schopnosť neurónov navzájom „hovoriť“. Vzájomné usporiadanie mozgových buniek môže byť charakterizované vzdialenosťou medzi ľubovoľným párom najbližších buniek. Priemerné vzdialenosti medzi bunkami tvoria takzvanú bunkovú proximitnú matricu, ktorá sa líši pre každú študovanú oblasť mozgu. Takáto matrica slúži ako vhodný nástroj na hodnotenie štruktúry mozgu.
S jeho pomocou sme dokázali dokázať, že vzájomná blízkosť (zhlukovanie) neurónov a neurogliálnych komplexov v vranách je oveľa väčšia ako u vtákov rodiny finských. To znamená, že vrany sú štruktúrne zložky mozgu umiestnené bližšie k sebe, čo zrýchľuje a optimalizuje prácu nervových reťazcov. Zlepšenie fungovania neurónov a neurogliálnych komplexov by sa mohlo vyskytnúť v dôsledku skutočnosti, že stupeň vetvenia v nervových bunkách sa zvýšil - v nich sa začalo tvoriť viac dendritov, čo sa zase stalo možným v dôsledku zmenšenia oblasti soma (bunkového tela).
Vrany vďačia za svoju mimoriadnu inteligenciu zvláštnostiam neurónovej architektúry. Ale vtáky, vrátane korvíd, sú z hľadiska celkového počtu neurónov zreteľne nižšie ako cicavce. Ak má mozog vrany 660 miliónov neurónov, potom sa ich počet u zvierat meria v desiatkach miliárd.
Čo umožňuje korvídam riešiť problémy na rovnakej úrovni ako u niektorých primátov?
Faktom je, že u cicavcov v evolučnej sérii sa hustota bunkových prvkov znižuje, zatiaľ čo u vtákov sa zvyšuje, a to aj vďaka zjednoteniu jednotlivých neurónov a glií do vyššie uvedených neurogliálnych komplexov. Zdá sa, že v súvislosti so získaním schopnosti vtákov lietať, ak je to potrebné, na jednej strane maximálnym zosvetlením celkovej hmotnosti a na druhej strane zrýchlením pohybov v ich mozgu došlo k radikálnej optimalizácii mechanizmov spracovania informácií.
Vyžadovalo to odlišné štrukturálne a bunkové riešenie: namiesto stĺpcovej štruktúry charakteristickej pre cicavce sa u vtákov vyvíjali sférické bunkové komplexy. Tieto komplexy sa stali najdôležitejšími štruktúrnymi a funkčnými jednotkami vtáčieho mozgu, ktoré nemajú nižšiu účinnosť ako nervové stĺpce v mozgu zvierat.