Черным воронам хватает в среднем 235 миллисекунд, чтобы понять, куда движется облако точек на экране, и клюнуть нужную кнопку. По оценке нейробиологов из Тюбингенского университета, это примерно вдвое быстрее, чем люди и обезьяны справляются с похожими заданиями, — причем точность у птиц не страдает.
Работа Филиппа Шмидбауэра и профессора Андреаса Нидера из Института нейробиологии опубликована в журнале Science под названием «Ultrarapid decision-making in an avian brain». В последние дни ее заново разбирают СМИ по всему миру — от ScienceDaily до Live Science.
Что именно открыли?
Ученые измерили не только скорость ответа, но и то, когда решение «появляется» в мозге. Активность нейронов в отделе, который называется каудолатеральный нидопаллиум (NCL), начинала различать направление движения уже примерно через 70 мс после появления точек — то есть за 170 мс до клевка.
Второй вывод важнее для теории. Динамика этих нейронов совпала с классическими моделями принятия решений, которые описаны у человека и других приматов. Хотя мозг птиц устроен иначе: у него нет слоистой коры, как у млекопитающих.
| Параметр | Данные |
|---|---|
| Участники | 2 черные вороны (Corvus corone) |
| Задача | определить, влево или вправо движется большинство точек |
| Среднее время решения и ответа | 235 мс |
| Когда нейроны «знают» ответ | ≈70 мс после стимула |
| Записано нейронов | 248 в NCL |
| Точность при четком сигнале | почти 100% |
| Журнал | Science, т. 394, вып. 6822 |
Как проходил эксперимент?
Птицы смотрели на сенсорный экран: на черном фоне двигались белые точки, часть из них — согласованно влево или вправо, остальные — хаотично. Ворона клевала мишень с той стороны, куда шло основное движение, и за правильный ответ получала мучного червя.
Когда согласованно двигались почти все точки, вороны отвечали практически без ошибок. Когда «правильных» точек оставалось всего около 3%, птицы, по словам Шмидбауэра, все равно справлялись лучше, чем при угадывании наугад. Скорость при этом не покупалась ценой точности — на этот момент обращает внимание Live Science.
Почему это важно?
Отдел NCL у птиц по функциям сравнивают с префронтальной корой человека — областью, которая отвечает за планирование и выбор. Если в двух столь разных по строению мозгах решения «вызревают» по одним и тем же законам, значит, эволюция, вероятно, пришла к похожему вычислительному решению независимо. Нидер формулирует это так: мозгу не нужен неокортекс млекопитающих, чтобы выполнять сложные вычисления.
Объяснение скорости пока гипотетическое. Авторы предполагают, что ее «заказали» полет и работа клювом: птице приходится обрабатывать зрительную картинку мгновенно, чтобы маневрировать в воздухе и хватать добычу.
Факт для разговора: по записям нейронов ученые могли предсказать выбор вороны за 170 миллисекунд до того, как она клюнула экран, — примерно за время одного моргания человека.
Какие есть ограничения?
- Опыт провели всего на двух птицах.
- Вороны и приматы не проходили одно и то же задание в одинаковых условиях: сравнение строится на данных прежних исследований.
- Какие биологические механизмы дают воронам преимущество в скорости, пока неизвестно.
Что дальше?
Авторы пишут, что следующий шаг — понять, как мозги с разной архитектурой добиваются более быстрых зрительных решений. Для лаборатории Нидера это продолжение многолетней линии: раньше она изучала у ворон восприятие чисел и нейронные корреляты осознанного восприятия. Новых сроков исследователи не называют, но интерес к «птичьему интеллекту» явно растет — как и к тому, как животные общаются с людьми. Недавно мы рассказывали, зачем кошки мяукают на людей и что об этом говорят цифры.
Если хочется разобраться, как устроены решения в нашем собственном мозге, начните с материала о том, почему мозг управляет телом крест-накрест.
Фото: черная ворона, архивное фото. Alexis Lours, CC BY 4.0, commons.wikimedia.org.
