С 60-х годов считалось, что обязательным условием для сложного гибкого поведения является шестислойный неокортекс. Благодаря ему млекопитающие заняли вершину пищевой цепи практически во всех экологических нишах и научились решать сложные задачи. У другого преуспевающего класса – у птиц – такой структуры нет, вместо коры у них уплотненный паллиум. Однако исследования врановых и попугаев показали, что они способны справляться со многими когнитивными задачами на уровне приматов и детей 4-5 лет. Значит, сложная шестислойная кора млекопитающих не обязательна для развитого мышления. Но что выполняет ее функцию у птиц? Ответы на эти вопросы опубликованы в обзоре в Trends in Cognitive Sciences.
Птицы и млекопитающие разошлись в эволюции около 300 миллионов лет назад. Развитый мозг этих классов — результат длительной конвергентной эволюции. У тех и других основной объем мозга — это конечный мозг. Он может быть разделен на паллиум, или плащ, и субпаллиум, или подплащевые структуры. Причем субпаллиум у птиц и млекопитающих организован поразительно похожим образом (впрочем он похож у всех от миног до людей). А вот плащ у разных классов эволюционировал по-разному.
У млекопитающих плащ в основном превратился в неокортекс — шестислойную структуру, отличительную черту млекопитающих. У птиц такой слоистой структуры нет. Вместо нее несколько крупных ядер.
Бытовало мнение, что класс млекопитающих появился последним. А значит, и неокортекс, обеспечивающий наши мощные когнитивные способности, появился последним. Выходит, птицы «не дотягивают» до венца творения и не способны к сложным мыслительным процессам.
Сейчас мы знаем, что это не так. Но не переоцениваем ли мы птиц? Если у них и развитое мышление, то за счет чего — ведь коры нет?
Для начала нужно немного разобраться с понятиями из анатомии мозга. Конечный мозг — это самый передний отдел мозга, делится на паллиум и субпаллиум. Паллиум или плащ — кора или ее гомологи, гиппокамп, миндалина, ограда мозга и обонятельная луковица. Субпаллиум или подплащевые структуры — это полосатое тело, бледный шар, диагональная полоска Брока и некоторые другие. Неокортекс же — шестислойная структура из серого вещества, самая внешняя часть головного мозга млекопитающих.
Птицы давно используются в качестве модельных организмов. На них изучают память, стратегии добывания пищи, вокализацию. Недавно поняли, что птицы способны и к вещам посложнее (‘higher’ cognitive abilities). Например, они умеют планировать, логически рассуждать и контролировать импульсивное поведение. Теперь считается, что эти и другие сложные мысленные операции (‘complex’ cognition) у птиц и млекопитающих сопоставимы.
Что умеют врановые и попугаи? Может, они хорошо справляются с узко направленными заданиями (например, умеют добывать еду, но больше никак не применяют мозг)? Давайте сравним навыки птиц с навыками млекопитающих.
То есть навыки птиц не ограничены узкими областями и сопоставимы со способностями обезьян. Может, мы недооцениваем птиц?
Было принято искать отличия в архитектуре мозга птиц и млекопитающих. На первый взгляд, они очевидны: у птиц мозг компактный, потому что нейроны расположены очень плотно, нет коры. Если приглядеться, найдем ли мы сходства? Да!
1. У птиц есть функциональный эквивалент PFC (префронтальной коры). Им оказалась nidopallium caudolaterale (NCL), это ассоциативная область в задней части переднего мозга птицы. Видимо, две эти структуры — впечатляющий случай конвергентной эволюции. Они обе возникли из паллиума и обеспечивают одинаковые когнитивные функции.
2. Кроме того, и мозг млекопитающих, и мозг птиц имеет модульное строение.
3. Строение птичьего паллиума оказалось сложнее, чем думали раньше. Сенсорные отделы паллиума по структуре — слои и колонки, как и кора млекопитающих.
Выходит, когнитивные способности птиц с компактным «некорковым» мозгом сопоставимы со способностями обезьян — обладателей развитой коры.
Текст: Анастасия Новицкая
Cognition without Cortex, Onur Güntürkün, Thomas Bugnyar, Trends in Cognitive Sciences, Volume 20, Issue 4, 2016, Pages 291-303, ISSN 1364-6613