Doktor der Biowissenschaften Leonid Voronov, Kandidat der Biowissenschaften Valery Konstantinov, Staatliche Pädagogische Universität Tschuwaschien, benannt nach I. Ya. Yakovleva (Cheboksary)
Raben sind seit langem in die intellektuelle Elite der Tierwelt eingetreten. Jeder kennt Aesops berühmte Fabel über eine Krähe und einen Krug: Der Vogel erreichte das Wasser nicht mit seinem Schnabel und begann, um zu trinken, Kieselsteine in den Krug zu werfen, bis das Wasser das erforderliche Niveau erreichte. Aber bis heute lernen wir die neuen Fähigkeiten dieser Vögel kennen.
Ihr Rang steigt stetig - nachdem sie Primaten eingeholt haben, haben Vögel der Korvidenfamilie die Intelligenz kleiner Kinder erreicht. Es wäre jedoch nicht ganz richtig zu sagen, dass sie etwas erreicht haben - offensichtlich haben sich Korviden immer durch hohe Intelligenz auszeichnet. Wir haben uns nur darum gekümmert, das Gehirn von Vögeln in allen Details ihrer Psychologie und Neurobiologie zu untersuchen.
Krähen mit Kapuze weisen in einer Vielzahl von Situationen hervorragende Intelligenz auf. Im Winter finden sie irgendwo einen Aluminiumdeckel aus einem Topf, setzen sich darauf und reiten wie auf einem Schlitten von den schneebedeckten Dächern, dann necken sie Hunde und Katzen, indem sie ihre Schwänze greifen. Sie tränken Brotkrusten in Pfützen, verstecken Lebensmittel im Lager und werfen sogar absichtlich unter die Räder von Autos, was sie nicht picken können.
Es gab Zeiten, in denen Krähen den Reißverschluss einer Einkaufstasche öffneten und Proviant herausnahmen. Sie erkennen Menschen auf undenkbare Weise "am Sehen", unabhängig von ihrer Kleidung, und unterscheiden leicht eine Waffe von einem Stock. Die Krähen "kooperieren" in gemeinsamen Abenteuern miteinander. Zum Beispiel "arbeiten" sie paarweise und stehlen Eier aus den Nestern anderer Leute: Eine Krähe treibt den Vogel aus dem Nest und die andere nimmt die Eier auf. Dieses komplexe Verhalten bedarf einiger Erklärung.
In der wissenschaftlichen Welt entstand das Interesse an der Intelligenz der Vögel, als Biologen und Anthropologen ernsthaft über den Ursprung der menschlichen Intelligenz nachdachten.
Aus dem Nichts könnte Intelligenz nicht so sofort erscheinen (es sei denn natürlich, religiöse und parascientific Erklärungen sind erlaubt), sie muss eine Art Grundlage in der evolutionären Vergangenheit haben. Zunächst suchten sie natürlich unter Primaten nach einer solchen Grundlage. Es war jedoch viel interessanter zu versuchen, kognitive Fähigkeiten bei Vögeln zu finden, die dem Menschen evolutionär nicht so nahe stehen wie Affen.
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Die Manipulation von Werkzeugen galt lange Zeit als eines der Hauptmerkmale für hohe Intelligenz, die den Menschen von allen anderen Tieren unterscheidet. Wie sich herausstellte, können Vögel auch Werkzeuge verwenden sowie diese erstellen und ändern. Diese Fähigkeit wurde nicht nur bei Korviden, sondern auch bei Reihern und Galapagos-Spechtfinken beobachtet. Die Favoriten der Zoopsychologen waren jedoch die neukaledonischen Raben.
Was macht der neukaledonische Rabe, wenn er zum Beispiel ein Insekt aus einem Spalt holen muss? Er wählt einen krummen Zweig am Busch, bricht ihn mit seinem Schnabel ab, reißt überschüssige Rinde und Unregelmäßigkeiten ab, lässt nur einen Knoten an einem Ende und häkelt an Stellen, an denen sich etwas Leckeres verstecken kann.
Forscher der University of St. Andrews (UK) fanden heraus, dass Vögel auch die Qualität des resultierenden Werkzeugs bewerten. Gleichzeitig finden sie nicht durch Versuch und Irrtum heraus, welches Ende des Zweigs in den Schlitz gesteckt werden soll und ob ein bestimmter Zweig im Allgemeinen für die Aufgabe geeignet ist, sondern als ob sie sich im Voraus vorstellen, wie dieses oder jenes Arbeitswerkzeug funktionieren wird, und das am besten geeignete auswählen.
Die neukaledonischen Raben sind nicht auf Stöcke und Zweige beschränkt. Die Experimente von Zoologen der University of Auckland (Neuseeland) haben gezeigt, dass diese Vögel selbst ein so komplexes und mysteriöses Objekt als Spiegel für ihre eigenen Zwecke verwenden können. Mit Hilfe eines Spiegels bestimmten die Raben, wo sich das Stück Fleisch befand (sie sahen das Essen selbst nicht, nur sein Spiegelbild). Mit Blick auf das Spiegelbild verstanden die Vögel, wo sie ihren Schnabel stecken mussten, um sich verwöhnen zu lassen, und es wurden Experimente mit Wildvögeln durchgeführt, die noch keine Zeit hatten, neben Menschen zu leben.
Im Allgemeinen können wilde Tiere sehr selten verstehen, dass Reflexion Reflexion ist. Eine kleine Elite der Tierwelt, zu der Graupapageien, einige Primaten, Delfine und indische Elefanten gehören, hat die Fähigkeit, das „Spiegelrätsel“zu lösen. Jetzt wurden ihnen Raben hinzugefügt.
Die Errungenschaften der neukaledonischen Raben wuchsen: Das gleiche Team von Zoologen der University of Auckland stellte fest, dass sie zu kausalen Schlussfolgerungen fähig waren. Das Wesentliche des Experiments war, dass die Vögel die Bewegung des Objekts und der Person, die das Objekt manipuliert, in ihrem Kopf „verschmelzen“mussten und die Raben die Manipulation selbst nicht direkt sahen. Einfach ausgedrückt, die Vögel wurden gebeten, das Rätsel des Puppentheaters zu lösen: Hier ist ein Stock, hier ist ein Mann, ein Mann geht hinter den Bildschirm und der Stock beginnt sich zu bewegen. Und die Vögel haben wirklich verstanden, dass es einen unsichtbaren "Wirkstoff" gibt (bei Kindern tritt übrigens eine ähnliche Fähigkeit im Alter von sieben Monaten auf).
Man sollte jedoch nicht denken, dass die neukaledonischen Raben die einzigen Objekte dieser Art von Forschung sind. In jüngsten Arbeiten japanischer Zoologen der Utsunomiya-Universität wurde gezeigt, dass Krähen mit großen Rechnungen Zahlen und abstrakte Symbole mit der Menge an Nahrung in Verbindung bringen können. An den Zahlen und geometrischen Formen auf den Futterbehältern wurden die Vögel erkannt, wo mehr und wo weniger waren. Mit anderen Worten, die Vögel waren sich der Zahlenverhältnisse bewusst.
Ein weiteres Beispiel für die Intelligenz von Korviden ist ihre Fähigkeit, sich mehrere Jahre lang an ihre Freunde und Feinde zu erinnern. Darüber hinaus ist ihr soziales Gedächtnis nicht auf Individuen derselben Art beschränkt: Städtische Krähen erinnern sich beispielsweise an die Stimmen anderer Vögel und Menschen. Beispiele für die Intelligenz von Korviden können multipliziert und multipliziert werden, aber woher kommt dieser Einfallsreichtum? Diese leicht verständliche Frage ist neurobiologisch, und um sie zu beantworten, müssen wir in das Gehirn des Vogels schauen.
Ich muss sagen, dass die Psyche von Vögeln bis vor kurzem traditionell unterschätzt wurde, und zwar nicht nur wegen der geringen Größe ihres Gehirns, sondern auch wegen der Besonderheiten seiner Struktur. Das Gehirn des Vogels hat keinen sechsschichtigen neuen Kortex (den Säugetiere haben), und seine Entwicklung ging aufgrund der Transformation der Striatum-Kerne oder des Striatum voran.
Das Striatum ist älter als der Kortex, und seine Funktionen sind einfacher als die des Kortex. Daher wurde das Zentralnervensystem der Vögel als primitive Struktur wahrgenommen, die nicht für die Implementierung der höheren kognitiven Funktionen des neuen Säugetierkortex gedacht ist.
Im Laufe der Zeit begann sich jedoch die Sichtweise auf das Gehirn des Vogels zu ändern - es stellte sich als komplizierter heraus, als sie dachten. Um die recht komplexe Struktur zu verstehen, müssen Sie einige Details kennen. Das Gehirn des Vogels umfasst mehrere Felder mit spezifischen Funktionen. Jedes Feld besteht aus Strukturkomponenten - Glia, Neuronen und Neuroglia-Komplexen. Wie Sie wissen, überträgt das Neuron Informationen, Glia hilft ihm, und der Neuroglia-Komplex analysiert offenbar Informationen, wie es die Zellspalten des Säugetierkortex tun. (Eine Säule ist eine Gruppe von Neuronen, die sich im Neokortex des Gehirns senkrecht zu seiner Oberfläche befinden und Nervenzellen in verschiedenen Schichten des Kortex vereinen.)
Im Allgemeinen geht der Fortschritt des Wirbeltiergehirns, wie er vom berühmten russischen Biologen Leonid Viktorovich Krushinsky formuliert wurde, mit einer Zunahme zweier miteinander verbundener Eigenschaften einher - strukturelle Diskretion sowie funktionelle und strukturelle Redundanz. Es wurde festgestellt, dass trotz der Unterschiede in der räumlichen Organisation der neuronalen Netze des Striatum von Vögeln und des Neokortex von Säugetieren ihre Bildung und Entwicklung in der Evolution durch dieselben morphologischen Muster bestimmt werden.
Das Fortschreiten des Zentralnervensystems höherer Wirbeltiere ging mit wesentlichen Veränderungen einher. Erstens nahm die Gesamtzahl der Neuronen, Zellpopulationen und Übergangsformen zwischen ihnen zu; zweitens nahmen alle Arten von Gewebe und zellulärem Polymorphismus innerhalb jeder Art von neuronalen Netzen zu; drittens wurden Module gebildet - komplexe superzelluläre strukturelle und funktionelle Einheiten der Informationsverarbeitung.
Von uns am Institut für Biologie der nach Chuvash State Pedagogical University benannte Forschung I. Ya. Yakovlev, erlaubt, diese Kriterien zu ergänzen. Es stellte sich heraus, dass der Grad seiner Asymmetrie und die Regelmäßigkeiten der Interposition (Aggregationsgrad) seiner zellulären und suprazellulären Strukturkomponenten auch mit dem Fortschritt in der Entwicklung des Gehirns des Vogels verbunden sind.
Haben Korviden Merkmale, die ihr Gehirn von anderen Vögeln unterscheiden? Dazu muss die Krähe mit jemandem verglichen werden - zum Beispiel mit einer Taube. Tauben sind wirklich nicht sehr schlau, und die zahlreichen Arbeiten von Professor Zoya Aleksandrovna Zorina und ihren Kollegen von der Fakultät für Biologie der Moskauer Staatlichen Universität ermöglichten es, im Detail herauszufinden, was genau Tauben dümmer sind als Krähen. Krähen mit Kapuze können die Größe von Mengen schätzen und solche mathematischen Informationen nicht nur in bestimmten Bildern speichern, sondern auch in einer verallgemeinerten, abstrakten Form, die Vögel beispielsweise mit arabischen Ziffern assoziieren können. Sie können Analogien in Form von Objekten erkennen, unabhängig von der Farbe dieser Objekte.
Das heißt, die Vögel scheinen ein separates Merkmal "im Kopf" darzustellen, ohne an ein bestimmtes Objekt gebunden zu sein. Tauben lernen diesen Vorgang viel langsamer. Darüber hinaus ist die Einstellung zum Lernen bei Tauben praktisch nicht ausgeprägt, während sie bei Korviden recht schnell und auf der Grundlage einer optimalen Strategie auftritt. Offensichtlich erklärt sich der Unterschied in den kognitiven Fähigkeiten durch Unterschiede in der Struktur des Gehirns der Vögel dieser beiden Arten.
Wir haben herausgefunden, dass eine Krähe doppelt so viele Neuronen im Gehirn hat wie eine Taube und ihre spezifische Dichte doppelt so hoch ist. Gleichzeitig sind die Neuronen und die Glia im Gehirn der Krähe kleiner und die Neuroglia-Komplexe größer als bei der Taube.
Um die Besonderheiten des Gehirns des Vogels besser zu verstehen, umfasste die Studie auch die Finken (Fringillidae). Diese Vögel sind in der Lage, komplexe Manipulationen durchzuführen, wenn Samen aus Zapfen verschiedener Arten von Nadelbäumen extrahiert werden. Zum Beispiel stellten Mitarbeiter des Labors von Z. A. Zorina fest, dass Fichtenkreuzschnäbel (die zu Finken gehören) wie Krähen verallgemeinerbar sind - eine der wichtigsten Komponenten rationaler Aktivitäten.
Die Effizienz der Gehirnaktivität wird nicht nur von der Anzahl und Fläche der Neuronen, Glia- und Neuroglia-Komplexe bestimmt, sondern auch von ihrer Position im Raum, von der die Fähigkeit der Neuronen abhängt, miteinander zu "sprechen". Die gegenseitige Anordnung von Gehirnzellen kann durch den Abstand zwischen einem beliebigen Paar der nächsten Zellen charakterisiert werden. Die durchschnittlichen Abstände zwischen Zellen bilden die sogenannte Zellnähe-Matrix, die für jedes untersuchte Feld des Gehirns unterschiedlich ist. Eine solche Matrix dient als praktisches Instrument zur Beurteilung der Struktur des Gehirns.
Mit seiner Hilfe konnten wir feststellen, dass die gegenseitige Nähe (Aggregation) von Neuronen und Neuroglia-Komplexen bei Krähen viel größer ist als bei Vögeln der Finkenfamilie. Das heißt, bei Krähen befinden sich die strukturellen Komponenten des Gehirns näher beieinander, was die Arbeit der Nervenketten beschleunigt und optimiert. Eine Verbesserung der Funktion von Neuronen und Neuroglia-Komplexen könnte aufgrund der Tatsache auftreten, dass der Verzweigungsgrad in Nervenzellen zunahm - es bildeten sich mehr Dendriten in ihnen, was wiederum aufgrund einer Verringerung der Fläche des Somas (Zellkörpers) möglich wurde.
Die Krähen verdanken ihre außergewöhnliche Intelligenz den Besonderheiten der neuronalen Architektur. Dennoch sind Vögel, einschließlich Korviden, Säugetieren in Bezug auf die Gesamtzahl der Neuronen deutlich unterlegen. Wenn das Gehirn einer Krähe 660 Millionen Neuronen hat, wird ihre Anzahl bei Tieren in zig Milliarden gemessen.
Was ermöglicht es Korviden, Probleme zu lösen, die einigen Primaten ebenbürtig sind?
Tatsache ist, dass bei Säugetieren in der Evolutionsreihe die Dichte der zellulären Elemente abnimmt, während sie bei Vögeln zunimmt, auch aufgrund der Vereinigung einzelner Neuronen und Glia zu den oben genannten Neuroglia-Komplexen. Offensichtlich fand im Zusammenhang mit dem Erwerb der Fähigkeit von Vögeln, bei Bedarf einerseits die maximale Aufhellung der Gesamtmasse und andererseits die Beschleunigung von Bewegungen in ihrem Gehirn zu erreichen, eine radikale Optimierung der Informationsverarbeitungsmechanismen statt.
Dies erforderte eine andere strukturelle und zelluläre Lösung: Anstelle der für Säugetiere charakteristischen Säulenstruktur entwickelten sich bei Vögeln kugelförmige Zellkomplexe. Diese Komplexe sind zu den wichtigsten strukturellen und funktionellen Einheiten des Vogelhirns geworden, deren Effizienz den Nervensäulen im Gehirn von Tieren nicht unterlegen ist.