科學家首次揭示烏鴉大腦也有主觀意識 打破神經生物學局限性
2020-10-03 20:42:00 來源:DeepTech深科技
研究人員通過同時記錄行為和大腦活動,證明了烏鴉具備有意識的感知能力,這項研究 9 月 25 日發表在《科學》雜志封面上。
通過測量大腦信號,德國圖賓根大學的一個研究小組首次成功獲得了關于 “鳥腦” 意識的神經科學證據,
“我們的研究結果為觀察意識的進化,以及打破神經生物學局限性開辟了一條新途徑。”
到目前為止,這種意識只出現在人類和與人類大腦相仿的靈長類動物身上,但鳥類大腦與靈長類的大腦結構完全不同。該研究的第一作者、圖賓根大學生物學院動物生理學系教授安德烈亞斯 · 尼德(Andreas Nieder)說道。
在人類和靈長類哺乳動物中,意識感知的能力通常位于大腦前額葉皮層,前額葉皮質涉及與計劃相關的高層次認知活動、性格表現、作出決策的過程,以及調節社會活動、語言功能等行為,能根據內在目標組織思考與行為,那缺乏大腦皮層的動物是否也具有這種知覺意識呢,比如鳥類?
為了追蹤鳥類的意識過程,圖賓根大學的科學家專門訓練了兩只烏鴉:它們能通過移動頭部來發出信號,以確定是否看到了屏幕上的刺激。
相關研究表明,鳥類大約在 3.2 億年前與哺乳動物譜系的進化分道揚鑣,它們的大腦進化成了缺乏分層的大腦皮層。
在這樣的測試中,屏幕要么顯示了清晰的光點,要么根本沒有顯示任何刺激,烏鴉能可靠地報告這些刺激的存在與否。
但是,某些弱刺激會比較特殊,以至于對鳥腦的感知判斷提出考驗:有時烏鴉表明它們已經看到了弱刺激,而在其他情況下則沒有刺激,這時烏鴉的主觀感知開始發揮作用。
試驗分為超閾值(兩個最高刺激強度),近閾值(在感知閾值處兩個最低刺激強度)和無刺激類別,根據信號檢測理論,烏鴉的反應分為 “命中”(對刺激的正確“是” 反應)、“正確排斥”(對刺激缺失的正確 “否” 反應)、“錯過”(對刺激存在的錯誤 “否” 反應)和 “假警報”(對缺少刺激的錯誤“是” 響應)。
當烏鴉對光刺激做出反應時,研究人員同時監測了其大腦中神經細胞的活動,記錄了 480 個神經元的單細胞活性。
在鳥類中,被稱為尾狀側巢狀核(nidopallium caudolidele,NCL)的腦區與鳥類的高級認知有關,如果烏鴉報告看到了東西,則在刺激表現和行為反應之間的時間內,NCL 神經細胞處于活躍狀態。如果它他們沒有感覺到刺激,神經細胞將保持沉默。根據神經細胞的活動,可以預測烏鴉對刺激有哪些主觀經驗。
驚奇的發現是,神經元群體監測結果表明,NCL 神經元從最初主要代表刺激強度轉變為主要編碼烏鴉的主觀經驗,NCL 中意識的活動過程與靈長類大腦皮層的反應非常相似,研究人員認為,這種發現構成了鳥類感覺意識的經驗標記。
尼德解釋說:“代表沒有主觀成分的視覺印象的神經細胞,應該對持續的視覺刺激做出同樣的反應,然而,我們的結果得出結論,烏鴉大腦中處于較高處理水平的神經細胞受到主觀經驗的影響,或者,更準確地說,創造了主觀經驗。”
“
因此,從歷史上看,意識的起源在動物界可能比以前假設的要古老得多,且分布更廣。尼德說:
這項研究排除了只有靈長類動物,或其它具有分層大腦皮層的哺乳動物才具有主觀意識的說法,結構簡單又小巧的“鳥腦”,同樣非常聰明,有自己的想法。
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