Krukowate – wrony, sójki, sroki – są jednymi z najbardziej inteligentnych przedstawicieli ptasiego świata. Ptaki te znane są z używania narzędzi oraz rozwiązywania złożonych problemów. Teraz naukowcy z Uniwersytetu Eberharda Karola w Tybindze do niesamowitych zdolności tych ptaków dodali kolejną. Według nich, potrafią one zrozumieć abstrakcyjną koncepcję zera.

O tym, że kruki i inni przedstawiciele rodziny krukowatych to inteligentne stworzenia, wiadomo od dawna. Ptaki te mają stosunkowo duże mózgi. Wśród tych całkiem dobrze rozgarniętych ptaków kruki uchodzą za najmądrzejsze. Znane są z używania narzędzi oraz rozwiązywania złożonych problemów.

Ale podobne zdolności mają także wrony. Potrafią wytwarzać wyrafinowane narzędzia, których szablony wzorców mają w swoich umysłach (więcej na ten temat w tekście: Wrony brodate to wyjątkowo inteligentne ptaki). Badania udowodniły również, że potrafią też ocenić ciężar przedmiotów poprzez obserwację (więcej na ten temat w tekście: Wrony brodate potrafią ocenić wagę obiektu na podstawie jego ruchu na wietrze), czy kontrolować siebie niemal tak samo, jak ludzkie dziecko, przechodząc tzw. test pianki (Wrony brodate przeszły „test pianki”, potrafiły poczekać nie zjadając smakołyków które dostały, jeśli wiedziały, że dzięki temu później dostaną ich więcej). Ale okazuje się, że ptaki te potrafią także zrozumieć koncepcję zera – wynika z nowych badań, których opis ukazał się na łamach pisma „The Journal of Neuroscience” (DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0090-21.2021).

 

Zero

Pojęcie zera używane w systemie liczbowym w pełni rozwinęło się w społeczeństwie ludzkim około V wieku naszej ery – wskazują autorzy badań. Choć należy sądzić, że już wcześniej koncepcja ta nie była obca naszym przodkom. – Jeśli zapytasz matematyków, większość z nich prawdopodobnie powie, że odkrycie zera było niesamowitym osiągnięciem – powiedział Andreas Nieder z Instytutu Neurobiologii na Uniwersytecie Eberharda Karola w Tybindze w Niemczech, współautor badań.

Jak zaznaczył Nieder, zero reprezentuje pustkę. Można policzyć chociażby trzy jabłka włożone do koszyka, ale gdy koszyk jest pusty, nie ma jabłek do policzenia. – To wymaga abstrakcyjnego myślenia, które jest oderwane od empirycznej rzeczywistości – powiedział Nieder.

Podglądając funkcjonowanie ptasich mózgów Nieder wraz ze współpracownikami odkrył, że komórki nerwowe ptaków, czyli neurony, kodują zero, podobnie jak inne liczby. Wzorce aktywności mózgu ptaków również wspierają ideę, że „zero” znajduje się przed „1”.

 

Badania

W nowym badaniu naukowcy przeprowadzili eksperymenty z dwoma samcami wrony siwej (Corvus corone), podczas których ptaki wchodziły w interakcję z monitorem komputera ustawionym przed nimi. Na ekranie badacze emitowali wronom obraz zawierający od 0 do 4 czarnych kropek. Po nim pojawiał się drugi obraz, zawierający taką samą lub różną liczbę kropek.

Wrony szkolono, by dziobały w ekran lub poruszały głowami, jeśli dwa obrazy pasowały do ​​siebie oraz by pozostawały nieruchome, jeśli obrazy różniły się.

W wcześniejszych badaniach opublikowanych w 2015 roku w czasopiśmie „Proceedings of the National Academy of Sciences” naukowcy prowadzili podobne eksperymenty i wykazali, że ​​wrony mogą z powodzeniem identyfikować dopasowane i niedopasowane pary obrazów w około 75 proc. przypadków. Oczywiście po przejściu intensywnego szkolenia. Ale poprzednie badania nie obejmowało pustego ekranu, który reprezentował zero.

W badaniach sprzed sześciu lat naukowcy zauważyli, że im większa była różnica między dwoma zestawami kropek, tym dokładniej ptaki reagowały. Nieco problemów miały z identyfikacją bliskich sobie wartości – na przykład obrazów z dwoma i trzema kropkami. Zjawisko to jest znane jako „efekt odległości” w umysłowych osiach liczbowych, który można również zaobserwować u małp i ludzi podczas podobnych testów.

W nowym badaniu, które w odróżnieniu od poprzednich obejmowało pusty ekran, uczeni odkryli, że wrony siwe potrafią odróżnić zero od innych policzalnych liczb. Jednak, co ważne, ptaki nadal miały trudności z wykazaniem, czy pusty ekran ma większą wartość niż ekran z jedną kropką.

– Ptakom częściej mieszały się obrazy bez kropek z obrazami z jedną kropką niż z obrazami z dwoma, trzem czy czterema kropkami. Wskazuje to, że traktują pusty zbiór nie jako „nic” kontra „coś”, ale jako „coś” kontra „coś”, ponieważ postrzegają obraz bez kropek jako bliższy obrazowi z jedną kropką – wyjaśnił Nieder.

 

Podglądanie aktywności ptasich mózgów

Aby lepiej zrozumieć aktywność mózgu stojącą za tymi zachowaniami, zespół wszczepił do mózgów ptaków maleńkie druciki, aby rejestrować ich aktywność, podczas gdy wrony powtarzały testy behawioralne. Mózgi ptaków nie mają kory nowej. To obszar mózgu obecny wyłącznie u ssaków, który jest zaangażowany w przetwarzanie wrażeń zmysłowych oraz procesy poznawcze, planowanie i rozwiązywanie problemów. Ale implanty pozwoliły przeanalizować aktywność regionu przodomózgowia zwanego pallium lub płaszczem mózgu, które uważane jest za najbardziej podobne do kory nowej ssaków. Pallium znajduje się w tylnej części mózgu ptaka i obsługuje funkcje poznawcze wyższego rzędu. Należy do większego obszaru mózgu zwanego kresomózgowiem, które jest ośrodkiem decyzyjnym mózgu.

Badacze skupili się na konkretnym rejonie pallium, który otrzymuje informacje sensoryczne – w tym te z oczu – przetwarza te dane i wysyła je do obszarów mózgu związanych z funkcjami motorycznymi, aby koordynować zachowania fizyczne (u naczelnych tę samą rolę odgrywa kora przedczołowa).

Zespół naukowców odkrył, że pewne podgrupy neuronów były niezwykle aktywne, gdy na ekranie pojawił się obraz z określoną liczbą kropek. Na przykład niektóre były aktywne w odpowiedzi na obraz z trzema kropkami, podczas gdy inne reagowały na obraz z pięcioma kropkami. Neurony wydawały się w jakiś sposób „dostrojone” do określonej liczby. Co ciekawe, im większa odległość między preferowaną liczbą a liczbą punktów na obrazie, tym mniej aktywne stawały się te neurony.

 

Wzorce aktywności mózgu

Zaobserwowane wzorce aktywności mózgu wskazywały na to, jak wrony postrzegają wartości liczbowe. – Nieodłącznie reprezentują aspekt porządku liczb, uporządkowanie linearne wzdłuż osi liczbowej. Po 1 następuje 2, a po 2 jest 3 i tak dalej – powiedział Nieder.

W przypadku pokazywania ptakom pustego obrazu bez kropek, uczeni zaobserwowali aktywność 233 neuronów u jednej wrony i 268 u drugiej. Dostrzegli też, że tak jak w przypadku zwiększonej aktywności pewnych podgrup neuronów w odpowiedzi na konkretne liczby, tak w przypadku pustego obrazu aktywuje się zupełnie inna, nieobserwowana wcześniej podgrupa komórek nerwowych. Te neurony stawały się coraz mniej aktywne, im więcej kropek pojawiało się na ekranie – lub im dalej od zera ich liczba rosła.

Zaobserwowane wzorce zachowań i aktywność mózgu sugerują, że wrony siwe rzeczywiście rozumieją pojęcie zera, wskazują autorzy badań. Jaka jest użyteczność rozumienia koncepcji zera dla ptaków? To pozostaje niejasne. – Chociaż umiejętność odróżnienia jednego owocu od dwóch może być przydatna do przetrwania, to nie widzę bezpośredniej korzyści dla tych ptaków zrozumienia koncepcji zera – powiedział Nieder.

Inne badania behawioralne wykazały, że makaki czy pszczoły miodne również wykazują zrozumienie zera. Jeśli chodzi o aktywność mózgu związaną z tą koncepcją, wiele badań wykazało, że małpy, podobnie jak wrony, mają specjalnie dostrojone neurony dla zera. Nieder i jego koledzy wykazali to samo u ludzi w badaniach sprzed dwóch lat.

– Myślę, że początkowo pytanie, czy zwierzęta rozumieją zero, brzmi trochę szaleńczo, ponieważ zero jest bardzo, bardzo szczególną, prawie magiczną liczbą – powiedział Nieder i dodał, że coraz liczniejsze dowody wskazują na to, że więcej zwierząt może zrozumieć koncepcję zera, niż początkowo sądzili naukowcy.

 

Red.: W zbyt skomplikowany sposób podchodzą do prostej rzeczy. Zero to po prostu brak czegoś. A czego? Tego, czego się ptak spodziewał widząc inne opcje.

 

 

Źródło: Live Science, https://www.livescience.com/crows-understand-concept-of-zero.html

 

5 2 votes
Article Rating