Doctor in de biologische wetenschappen Leonid Voronov, kandidaat voor biologische wetenschappen Valery Konstantinov, Chuvash State Pedagogical University vernoemd naar I. Ya. Yakovleva (Cheboksary)
Raven maken al lang deel uit van de intellectuele elite van de dierenwereld. Iedereen kent de beroemde fabel van Aesopus over een kraai en een kruik: de vogel bereikte het water niet met zijn bek en begon, om te drinken, kiezelstenen in de kan te gooien totdat het water tot het vereiste niveau was gestegen. Maar tot op de dag van vandaag blijven we leren over de nieuwe mogelijkheden van deze vogels.
Hun rang stijgt gestaag - nadat ze primaten hebben ingehaald, hebben vogels van de corvid-familie de intelligentie van jonge kinderen bereikt. Het zou echter niet helemaal correct zijn om te zeggen dat ze iets hebben bereikt - het is duidelijk dat kraaiachtigen zich altijd hebben onderscheiden door een hoge intelligentie, het is gewoon dat we net begonnen zijn met het bestuderen van vogelhersenen in alle details van hun psychologie en neurobiologie.
Bonte kraaien vertonen uitstekende intelligentie in een grote verscheidenheid aan situaties. In de winter vinden ze ergens een aluminium deksel van een pan, gaan erop zitten en rijden vanaf de met sneeuw bedekte daken als op een slee, en dan plagen ze honden en katten door hun staart vast te pakken. Ze weken broodkorstjes in plassen, verstoppen voedsel in reserve en gooien zelfs opzettelijk onder de wielen van auto's wat ze niet kunnen pikken.
Er waren tijden dat kraaien de rits van een boodschappentas openmaakten en proviand uithaalden. Ze herkennen op een ondenkbare manier mensen "op zicht" ongeacht hun kleding en kunnen gemakkelijk een pistool van een stok onderscheiden. De kraaien 'werken' met elkaar samen in gezamenlijke avonturen. Ze "werken" bijvoorbeeld in paren en stelen eieren uit andermans nesten: de ene kraai jaagt de vogel uit het nest en de andere raapt de eieren op. Dit complexe gedrag behoeft enige uitleg.
In de wetenschappelijke wereld ontstond de belangstelling voor de intelligentie van vogels toen biologen en antropologen serieus nadachten over de oorsprong van menselijke intelligentie.
Vanuit het niets kon intelligentie niet zo onmiddellijk verschijnen (tenzij, natuurlijk, religieuze en parascientificerende verklaringen zijn toegestaan), het moet een soort fundament hebben in het evolutionaire verleden. Allereerst gingen ze natuurlijk op zoek naar zo'n basis bij primaten. Maar het was veel interessanter om te proberen cognitieve vaardigheden te vinden bij vogels, die evolutionair gezien niet zo dicht bij de mens staan als apen.
Promotie video:
Het manipuleren van gereedschappen werd lange tijd beschouwd als een van de belangrijkste tekenen van hoge intelligentie die mensen onderscheidt van alle andere dieren. Maar het bleek dat vogels ook gereedschappen kunnen gebruiken, ze kunnen maken en wijzigen. Deze vaardigheid werd niet alleen waargenomen bij kraaiachtigen, maar ook bij reigers en Galapagos-spechtvinken. De favorieten van zoopsychologen waren echter de Nieuw-Caledonische raven.
Wat doet de Nieuw-Caledonische raaf als hij bijvoorbeeld een insect uit een spleet moet halen? Hij kiest een krom takje aan de struik, breekt het af met zijn snavel, scheurt overtollige schors en onregelmatigheden eruit, laat slechts een knoop aan het ene uiteinde over en hanteert het resulterende haakwerk op plaatsen waar iets lekkers kan verbergen.
Onderzoekers van de Universiteit van St. Andrews (VK) ontdekten dat vogels ook de kwaliteit van het resulterende instrument beoordelen. Tegelijkertijd ontdekken ze niet met vallen en opstaan welk uiteinde van de tak ze in de gleuf steken en of een bepaalde tak over het algemeen geschikt is voor de taak, maar alsof ze zich van tevoren voorstellen hoe dit of dat arbeidsgereedschap zal werken, en het meest geschikte kiezen.
De Nieuw-Caledonische raven zijn niet beperkt tot stokken en twijgen. De experimenten van zoölogen van de Universiteit van Auckland (Nieuw-Zeeland) hebben aangetoond dat deze vogels zelfs zo'n complex en mysterieus object als spiegel voor hun eigen doeleinden kunnen gebruiken. Met behulp van een spiegel bepaalden de raven waar het stuk vlees was (ze zagen het voedsel zelf niet, alleen de weerspiegeling ervan). Toen ze naar de weerspiegeling keken, begrepen de vogels waar ze hun snavel moesten steken om iets lekkers te krijgen, en er werden experimenten uitgevoerd met wilde vogels die nog geen tijd hadden gehad om naast mensen te leven.
Over het algemeen zijn wilde dieren zelden in staat te begrijpen dat reflectie reflectie is. Het vermogen om het "raadsel van de spiegel" op te lossen, is in het bezit van een kleine elite van de dierenwereld, waaronder grijze papegaaien, sommige primaten, dolfijnen en Indische olifanten. Nu zijn er raven aan toegevoegd.
De prestaties van de Nieuw-Caledonische raven groeiden: hetzelfde team van zoölogen van de Universiteit van Auckland ontdekte dat ze in staat zijn tot causale gevolgtrekkingen. De essentie van het experiment was dat de vogels de beweging van het object en de persoon die het object manipuleert in hun geest moesten 'versmelten', en de raven zagen de manipulatie zelf niet direct. Simpel gezegd, de vogels werd gevraagd om de puzzel van het poppentheater op te lossen: hier is een stok, hier is een man, een man loopt achter het scherm en de stok begint te bewegen. En de vogels begrepen echt dat er een onzichtbare "agent van actie" is (trouwens, bij kinderen verschijnt een vergelijkbaar vermogen op de leeftijd van zeven maanden).
Men moet echter niet denken dat de Nieuw-Caledonische raven het enige object zijn van dit soort onderzoek. In recent werk van Japanse zoölogen van de Universiteit van Utsunomiya werd aangetoond dat kraaien met een grote snavel cijfers en abstracte symbolen kunnen associëren met de hoeveelheid voedsel. Door de cijfers en geometrische vormen op de voedselcontainers werden de vogels herkend waar er meer was en waar minder. Met andere woorden, de vogels waren zich bewust van de numerieke verhoudingen.
Een ander voorbeeld van de intelligentie van kraaiachtigen is hun vermogen om hun vrienden en vijanden jarenlang te onthouden. Bovendien is hun sociaal geheugen niet beperkt tot individuen van dezelfde soort: stadskraaien herinneren zich bijvoorbeeld de stemmen van andere vogels en mensen. Voorbeelden van de intelligentie van kraaiachtigen kunnen worden vermenigvuldigd en vermenigvuldigd, maar waar komt deze vindingrijkheid vandaan? Deze vraag is, omdat hij gemakkelijk te begrijpen is, neurobiologisch, en om hem te kunnen beantwoorden, moeten we in de hersenen van de vogel kijken.
Ik moet zeggen dat tot voor kort de psyche van vogels traditioneel werd onderschat, en niet alleen vanwege de kleine omvang van hun hersenen, maar ook vanwege de specifieke kenmerken van de structuur. Het brein van de vogel is verstoken van een zeslagige nieuwe cortex (die zoogdieren hebben), en de evolutie ervan ging voort door de transformatie van de striatumkernen of striatum.
Het striatum is ouder dan de cortex en zijn functies zijn eenvoudiger dan die ervan; daarom werd het centrale zenuwstelsel van vogels gezien als een primitieve structuur die niet was ontworpen om de hogere cognitieve functies uit te voeren die de nieuwe zoogdiercortex vervult.
Na verloop van tijd begon het standpunt van de vogelhersenen echter te veranderen - het bleek ingewikkelder dan ze dachten. Om de nogal complexe structuur te begrijpen, moet u enkele details kennen. Het brein van de vogel omvat verschillende velden met specifieke functies. Elk veld is samengesteld uit structurele componenten - glia, neuronen en neurogliale complexen. Zoals u weet, zendt het neuron informatie uit, glia helpt het, en het neurogliale complex analyseert blijkbaar informatie, zoals de celkolommen van de zoogdiercortex dat doen. (Een kolom is een groep neuronen die zich in de neocortex van de hersenen loodrecht op het oppervlak bevindt en zenuwcellen in verschillende lagen van de cortex verenigt.)
Over het algemeen gaat de voortgang van de hersenen van gewervelde dieren, zoals geformuleerd door de beroemde Russische bioloog Leonid Viktorovich Krushinsky, gepaard met een toename van twee onderling verbonden kwaliteiten: structurele discretie en functionele en structurele redundantie. Het bleek dat, ondanks de verschillen in de ruimtelijke organisatie van de neurale netwerken van het striatum van vogels en de neocortex van zoogdieren, hun vorming en evolutie in de evolutie worden bepaald door dezelfde morfologische patronen.
De voortgang van het centrale zenuwstelsel van hogere gewervelde dieren ging gepaard met belangrijke veranderingen. Ten eerste is het totale aantal neuronen, celpopulaties en overgangsvormen ertussen toegenomen; ten tweede namen alle soorten weefsel en cellulair polymorfisme toe binnen elk type neurale netwerken; Ten derde werden modules gevormd - complexe supercellulaire structurele en functionele eenheden van informatieverwerking.
Onderzoek uitgevoerd door ons op de afdeling Biologie van de Chuvash State Pedagogical University genoemd I. Ja, Yakovlev, mag deze criteria aanvullen. Het bleek dat de mate van asymmetrie en de regelmatigheid van de tussenpositie (mate van aggregatie) van de cellulaire en supracellulaire structurele componenten ook verband houden met de vooruitgang in de ontwikkeling van de hersenen van de vogel.
Hebben kraaiachtigen kenmerken die hun hersenen onderscheiden van andere vogels? Om dit te doen, moet de kraai met iemand worden vergeleken - bijvoorbeeld met een duif. Duiven zijn echt niet erg slim, en de talrijke werken van professor Zoya Aleksandrovna Zorina en haar collega's van de Faculteit Biologie van de Staatsuniversiteit van Moskou maakten het mogelijk om in detail uit te vinden wat duiven nu dommer zijn dan kraaien. Bonte kraaien zijn in staat om de grootte van sets te schatten en dergelijke wiskundige informatie niet alleen in specifieke afbeeldingen op te slaan, maar ook in een algemene, abstracte vorm die vogels kunnen associëren met bijvoorbeeld Arabische cijfers; ze kunnen analogieën zien in de vorm van objecten, ongeacht de kleur van die objecten.
Dat wil zeggen, de vogels lijken een apart kenmerk "in de geest" te vertegenwoordigen, zonder gebonden te zijn aan een specifiek object. Duiven leren deze procedure veel langzamer. Bovendien wordt de houding ten opzichte van leren praktisch niet gevormd bij duiven, terwijl het bij kraaiachtigen vrij snel en op basis van een optimale strategie verschijnt. Het verschil in cognitieve vaardigheden wordt duidelijk verklaard door verschillen in de structuur van de hersenen van de vogels van deze twee soorten.
We zijn erin geslaagd te ontdekken dat een kraai twee keer zoveel neuronen in zijn hersenen heeft als een duif, en dat hun soortelijke dichtheid twee keer zo hoog is. Tegelijkertijd zijn de neuronen en glia in de hersenen van de kraai kleiner en zijn de neurogliale complexen groter dan bij de duif.
Om de specifieke kenmerken van de hersenen van de vogel beter te begrijpen, omvatte de studie ook de vinken (Fringillidae). Deze vogels zijn in staat tot complexe manipulaties bij het extraheren van zaden uit kegels van verschillende soorten coniferen. Medewerkers van het laboratorium van Z. A. Zorina ontdekten bijvoorbeeld dat sparrenkruisbek (die tot vinken behoren), net als kraaien, in staat zijn tot generalisatie - een van de belangrijkste componenten van rationele activiteit.
De efficiëntie van hersenactiviteit wordt niet alleen bepaald door het aantal en de oppervlakte van neuronen, glia en neurogliale complexen, maar ook door hun locatie in de ruimte, waarvan het vermogen van neuronen om met elkaar te "praten" afhangt. De onderlinge rangschikking van hersencellen wordt gekenmerkt door de afstand tussen een willekeurig paar van de dichtstbijzijnde cellen. De gemiddelde afstanden tussen cellen vormen de zogenaamde cel-nabijheidsmatrix, die voor elk bestudeerd hersenveld anders is. Zo'n matrix dient als een handig hulpmiddel om de structuur van de hersenen te beoordelen.
Met zijn hulp konden we vaststellen dat de onderlinge nabijheid (aggregatie) van neuronen en neurogliale complexen bij kraaien veel groter is dan bij vogels van de vinkenfamilie. Dat wil zeggen, bij kraaien bevinden de structurele componenten van de hersenen zich dichter bij elkaar, wat het werk van de zenuwketens versnelt en optimaliseert. Een verbetering van de werking van neuronen en neurogliale complexen zou kunnen optreden vanwege het feit dat de mate van vertakking in zenuwcellen toenam - er begonnen zich meer dendrieten te vormen, en dit werd op zijn beurt mogelijk door een afname in het gebied van de soma (cellichaam).
Dus de kraaien danken hun uitzonderlijke intelligentie aan de eigenaardigheden van neurale architectuur. Maar toch zijn vogels, inclusief kraaiachtigen, merkbaar inferieur aan zoogdieren in termen van het totale aantal neuronen. Als de hersenen van een kraai 660 miljoen neuronen hebben, wordt hun aantal bij dieren gemeten in tientallen miljarden.
Wat stelt kraaiachtigen in staat om problemen op te lossen zoals sommige primaten?
Feit is dat bij zoogdieren in de evolutionaire reeks de dichtheid van cellulaire elementen afneemt, terwijl deze bij vogels toeneemt, onder meer door de vereniging van enkele neuronen en glia in de bovengenoemde neurogliale complexen. Blijkbaar vond in verband met het verwerven van het vermogen van vogels om te vliegen, indien nodig enerzijds de maximale verlichting van de totale massa en anderzijds de versnelling van bewegingen in hun hersenen, een radicale optimalisatie van informatieverwerkingsmechanismen plaats.
Dit vereiste een andere structurele en cellulaire oplossing: in plaats van de kolomvormige structuur die kenmerkend is voor zoogdieren, ontwikkelden zich bolvormige celcomplexen bij vogels. Deze complexen zijn de belangrijkste structurele en functionele eenheden van de vogelhersenen geworden, die qua efficiëntie niet onderdoen voor de neurale kolommen in de hersenen van dieren.