Doktor biologických věd Leonid Voronov, kandidát biologických věd Valery Konstantinov, Chuvashská státní pedagogická univerzita pojmenovaná po I. Ya. Yakovleva (Cheboksary)
Havrani už dlouho vstoupili do intelektuální elity živočišného světa. Každý zná Aesopovu slavnou bajku o vráně a džbánu: pták nedosáhl vody zobákem a pil, začal do džbánu házet kamínky, dokud voda nevystoupila na požadovanou úroveň. Ale dodnes se stále učíme o nových schopnostech těchto ptáků.
Jejich postavení se neustále zvyšuje - ptáci z rodiny Corvid dosáhli inteligence malých dětí, když dohonili primáty. Nebylo by však zcela správné říci, že něco dosáhli - očividně, korvidy se vždy vyznačovaly vysokou inteligencí, je to jen to, že jsme se prostě dostali ke studiu mozků ptáků ve všech detailech své psychologie a neurobiologie.
Vrany s kapucí vykazují vynikající inteligenci v celé řadě situací. V zimě najdou někde hliníkové víko od pánev, sedí na něm a jezdí ze sněhem pokrytých střech jako na saních, potom škádlí psy a kočky popadnutím ocasu. Namočují chlébové krusty do kaluží, schovávají jídlo v úložišti a dokonce úmyslně hodí pod kola aut to, co nemohou klovat.
Byly chvíle, kdy vrany otevřely zip nákupní tašky a odstranily zásoby. Nemyslitelným způsobem rozpoznávají lidi „zrakem“bez ohledu na jejich oblečení a snadno odlišují zbraň od hůlky. Vrany „spolupracují“spolu ve společných dobrodružstvích. Například „pracují“ve dvojicích a kradou vejce z hnízd jiných lidí: jedna vrána pohání ptáka z hnízda a druhá sbírá vejce. Toto komplexní chování vyžaduje určité vysvětlení.
Ve vědeckém světě vzrostl zájem o ptačí inteligenci, když biologové a antropologové vážně přemýšleli o původu lidské inteligence.
Z ničeho nic se inteligence nemohla objevit tak okamžitě (pokud ovšem není povoleno náboženské a parascientific vysvětlení), musí mít v evoluční minulosti nějaký základ. Nejprve začali hledat takový základ, samozřejmě, mezi primáty. Bylo však mnohem zajímavější pokusit se najít kognitivní schopnosti u ptáků, kteří nejsou evolučně tak blízcí lidem jako opice.
Propagační video:
Po dlouhou dobu byla manipulace s nástroji považována za jeden z hlavních znaků vysoké inteligence, který odlišuje lidi od všech ostatních zvířat. Jak se však ukázalo, ptáci mohou také používat nástroje a také je vytvářet a upravovat. Tato dovednost byla pozorována nejen u korvidů, ale také u volavek a drobounů ďatelů Galapagos. Oblíbenými zoopsychology však byli noví kaledonští havrani.
Co dělá nový Kaledonský havran, když potřebuje získat například hmyz z trhliny? Vybere si křovitou větvičku na keři, zlomí ji zobákem, vytrhne z ní přebytečnou kůru a nepravidelnosti, ponechá na jednom konci pouze uzel a výslednou háčkování ovládá na místech, kde se může něco chutného skrýt.
Vědci z University of St Andrews (UK) zjistili, že ptáci také hodnotí kvalitu výsledného nástroje. Současně se pokusem a omylem nedohodnou, který konec větvičky se vrhne do slotu a zda konkrétní větvička je obecně vhodná pro daný úkol, ale jako by si předem představili, jak bude tento nebo ten nástroj práce fungovat, a vyberou nejvhodnější.
Nové kaledonské havrany se neomezují pouze na hole a větvičky. Pokusy zoologů z University of Auckland (Nový Zéland) ukázaly, že tito ptáci mohou použít i takový složitý a záhadný objekt jako zrcadlo pro své vlastní účely. Havrani pomocí zrcadla určili, kde byl kus masa (sami neviděli jídlo, jen jeho odraz). Když se ptali na odraz, ptáci pochopili, kam si zobákli zobák za účelem léčby, a experimenty byly prováděny s volně žijícími ptáky, kteří ještě neměli čas žít vedle lidí.
Obecně lze říci, že divoká zvířata jen zřídka dokážou pochopit, že odraz je odraz. Malá elita živočišného světa, do které patří šedí papoušci, někteří primáti, delfíni a sloni indičtí, má schopnost vyřešit „zrcadlovou hádanku“. Nyní k nim byly přidány havrany.
Úspěchy nových kaledonských havranů rostly: stejný tým zoologů z University of Auckland zjistil, že jsou schopni příčinných závěrů. Podstatou experimentu bylo, že ptáci potřebovali „fúzovat“ve své mysli pohyb objektu a osoby, která s ním manipuluje, a havrani neviděli samotnou manipulaci přímo. Jednoduše řečeno, ptáci byli požádáni, aby vyřešili hádanku loutkového divadla: tady je hůl, tady je muž, muž jde za obrazovkou a hůl se začíná hýbat. A ptáci opravdu pochopili, že existuje neviditelný „činitel“(mimochodem, u dětí se podobná schopnost objevuje ve věku sedmi měsíců).
Neměli bychom si však myslet, že noví kaledonští havrani jsou jedinými předměty tohoto druhu výzkumu. V nedávné práci japonských zoologů z univerzity Utsunomiya bylo ukázáno, že velké vrány dokáží spojit množství a abstraktní symboly s množstvím jídla. Podle počtu a geometrických tvarů na nádobách na potraviny byli ptáci rozpoznáni, kde je více a kde jich bylo méně. Jinými slovy, ptáci si byli vědomi číselných poměrů.
Dalším příkladem inteligence corvids je jejich schopnost pamatovat si na své přátele a nepřátele na několik let. Jejich sociální paměť se navíc neomezuje na jednotlivce stejného druhu: například městské vrany si pamatují hlasy ostatních ptáků a lidí. Příklady inteligence korvidů lze znásobit a znásobit, ale odkud pochází tato vynalézavost? Tato otázka, jak je snadno pochopitelné, je neurobiologická, a abychom na ni mohli odpovědět, musíme se podívat do mozku ptáka.
Musím říci, že až donedávna byla psychika ptáků tradičně podceňována, a to nejen kvůli malé velikosti jejich mozku, ale také kvůli specifikám její struktury. Mozek ptáka postrádá novou šestivrstvou kůru (kterou mají savci) a její vývoj pokračoval v důsledku transformace jádra striata nebo striata.
Striatum je starší než kůra a jeho funkce jsou jednodušší než funkce kůry, proto byl centrální nervový systém ptáků vnímán jako primitivní struktura, která není určena k provádění vyšších kognitivních funkcí, které provádí nová mozková kůra.
Postupem času se však pohled na mozek ptáka začal měnit - ukázalo se, že je složitější, než si mysleli. Abychom pochopili jeho poměrně složitou strukturu, musíte znát některé podrobnosti. Mozek ptáka zahrnuje několik polí se specifickými funkcemi. Každé pole se skládá ze strukturních komponent - glia, neuronů a neurogliálních komplexů. Neuron, jak víte, přenáší informace, glia mu pomáhá a neurogliální komplex podle všeho analyzuje informace, jak to činí buněčné kolony mozkové kůry. (Sloupec je skupina neuronů umístěných v neokortexu mozku kolmo k jeho povrchu, které spojují nervové buňky v různých vrstvách kůry.)
Obecně je pokrok mozku obratlovců, jak jej formuloval slavný ruský biolog Leonid Viktorovič Krushinsky, doprovázen zvýšením dvou vzájemně souvisejících vlastností - strukturální diskrétnosti a funkční a strukturální redundance. Bylo zjištěno, že navzdory rozdílům v prostorové organizaci nervových sítí striata ptáků a neokortexu savců je jejich tvorba a vývoj v evoluci určeno stejnými morfologickými vzory.
Vývoj centrálního nervového systému vyšších obratlovců byl provázen klíčovými změnami. Nejprve se zvýšil celkový počet neuronů, buněčných populací a přechodných forem mezi nimi; za druhé, všechny typy tkáňových a buněčných polymorfismů se zvýšily v rámci každého typu neurálních sítí; za třetí, byly vytvořeny moduly - složité supercelulární strukturální a funkční jednotky zpracování informací.
Výzkum prováděný na katedře biologie Státní pedagogické univerzity v Chuvashu pojmenované po I. Ya Yakovlev, dovolil tato kritéria doplnit. Ukázalo se, že stupeň jeho asymetrie a zákonitosti interakce (stupeň agregace) jeho buněčných a supracelulárních strukturních složek jsou také spojeny s vývojem ve vývoji ptačího mozku.
Mají corvids nějaké rysy, které odlišují jejich mozek od ostatních ptáků? Aby to bylo možné, musí být vrána porovnána s někým - například s holubicí. Holubi opravdu nejsou moc chytří a četná díla profesorky Zoyi Aleksandrovna Zoriny a jejích kolegů z Biologické fakulty Moskevské státní univerzity umožnila podrobně zjistit, co přesně holuby jsou hloupější než vrány. Vrany s kapucí jsou schopny odhadnout velikost sad a ukládat takové matematické informace nejen na konkrétních obrázcích, ale také v generalizované, abstraktní podobě, kterou mohou ptáci spojovat například s arabskými číslicemi; mohou vidět analogie ve tvaru objektů, bez ohledu na barvu těchto objektů.
To znamená, že se zdá, že ptáci představují oddělený prvek „v mysli“, aniž by byli vázáni na konkrétní objekt. Holubi se tento postup učí mnohem pomaleji. Navíc postoj k učení se prakticky nevytváří u holubů, zatímco v korvidách se objevuje poměrně rychle a na základě optimální strategie. Je zřejmé, že rozdíl v kognitivních schopnostech je vysvětlen rozdíly ve struktuře mozku ptáků těchto dvou druhů.
Podařilo se nám zjistit, že vrána má v mozku dvakrát tolik neuronů než holub, a jejich měrná hustota je dvakrát vyšší. Současně jsou neurony a glie v mozku vrány menší a neurogliální komplexy jsou větší než v holubi.
K dalšímu pochopení specifik mozku ptáka zahrnovala studie také pěnkavy (Fringillidae). Tito ptáci jsou schopni složitých manipulací, když extrahují semena z kuželů různých typů jehličnanů. Například zaměstnanci laboratoře Z. A. Zoriny zjistili, že smrkové křížovky (které patří k finským) jsou, stejně jako vrány, schopné zobecnění - jedné z nejdůležitějších složek intelektuální činnosti.
Účinnost mozkové činnosti je určována nejen počtem a oblastí neuronů, glií a neurogliálních komplexů, ale také jejich umístěním v prostoru, na kterém závisí schopnost neuronů „spolu mluvit“. Vzájemné uspořádání mozkových buněk může být charakterizováno vzdáleností mezi libovolným párem nejbližších buněk. Průměrné vzdálenosti mezi buňkami tvoří tzv. Buněčnou proximitní matici, která se liší pro každé studované pole mozku. Taková matrice slouží jako vhodný nástroj pro hodnocení struktury mozku.
S jeho pomocí jsme dokázali potvrdit, že vzájemná blízkost (agregace) neuronů a neurogliálních komplexů v vránách je mnohem větší než u ptáků rodiny finských. To znamená, že vrany jsou strukturální složky mozku umístěny blíže k sobě, což zrychluje a optimalizuje práci nervových řetězců. Ke zlepšení fungování neuronů a neurogliálních komplexů by mohlo dojít v důsledku skutečnosti, že se stupeň větvení v nervových buňkách zvýšil - v nich se začalo tvořit více dendritů, což se zase stalo možným v důsledku zmenšení oblasti soma (buněčného těla).
Vrány vděčí za svou výjimečnou inteligenci zvláštnostem neuronové architektury. Ale ptáci, včetně korvidů, jsou z hlediska celkového počtu neuronů zřetelně horší než savci. Pokud má mozek vrány 660 milionů neuronů, pak se u zvířat jejich počet měří v desítkách miliard.
Co umožňuje korvidům řešit problémy s některými primáty?
Faktem je, že u savců v evoluční řadě se hustota buněčných prvků snižuje, zatímco u ptáků se zvyšuje, a to i díky sjednocení jednotlivých neuronů a glií do výše zmíněných neurogliálních komplexů. Zdá se, že v souvislosti s nabytím schopnosti ptáků létat, v případě potřeby, na jedné straně, maximálním zesvětlením celkové hmotnosti, a na druhé straně, zrychlením pohybů v jejich mozku, došlo k radikální optimalizaci mechanismů zpracování informací.
To vyžadovalo odlišné strukturální a buněčné řešení: namísto sloupcové struktury charakteristické pro savce se u ptáků vyvíjely sférické buněčné komplexy. Tyto komplexy se staly nejdůležitějšími strukturálními a funkčními jednotkami ptačího mozku, které nemají nižší účinnost než nervové sloupce v mozku zvířat.