Bioloģijas zinātņu doktors Leonīds Voronovs, Bioloģijas zinātņu kandidāts Valērijs Konstantinovs no Čuvašas Valsts pedagoģiskās universitātes I. Ya. Yakovleva (Čeboksarija)
Kraukļi jau sen ir ienākuši dzīvnieku pasaules intelektuālajā elitē. Ikviens zina Aesop slaveno fabulu par vārnu un krūzi: putns ar savu knābi nesasniedza ūdeni un, lai dzertu, sāka mest oļus krūzē, līdz ūdens pieauga līdz vajadzīgajam līmenim. Bet līdz šai dienai mēs turpinām uzzināt par šo putnu jaunajām spējām.
Viņu rangs nepārtraukti palielinās - tikuši galā ar primātiem, corvid ģimenes putni ir sasnieguši mazu bērnu inteliģenci. Tomēr nebūtu pilnīgi pareizi apgalvot, ka viņi kaut ko ir sasnieguši - acīmredzot, gūstiņi vienmēr ir izcēlušies ar augstu intelektu, tas ir tikai tas, ka mēs tikko ķērāmies pie putnu smadzeņu izpētes visās viņu psiholoģijas un neirobioloģijas detaļās.
Vārnām ar kapuci ir izcila inteliģence visdažādākajās situācijās. Ziemā viņi kaut kur atradīs alumīnija vāku no katliņa, sēdēs uz tā un brauks no sniegotajiem jumtiem kā uz ragavām, tad ķircinās suņus un kaķus, satverot astes. Viņi iemērc maizes garozu peļķēs, slēpj pārtiku glabāšanā un pat apzināti izmet zem automašīnu riteņiem to, ko viņi nevar mizot.
Bija reizes, kad vārnas atvēra iepirkumu maisa rāvējslēdzēju un izņēma mantas. Viņi neiedomājamā veidā atpazīst cilvēkus "pēc redzes" neatkarīgi no viņu drēbēm un viegli atdala pistoli no nūjas. Vārnas "sadarbojas" savā starpā kopīgos piedzīvojumos. Piemēram, viņi "strādā" pa pāriem, nozog olas no citu cilvēku ligzdām: viena vārna izdzen putnu no ligzdas, bet otra savāc olas. Šai sarežģītajai uzvedībai ir nepieciešams izskaidrojums.
Zinātniskajā pasaulē interese par putnu intelektu radās, kad biologi un antropologi nopietni domāja par cilvēka intelekta izcelsmi.
No nekurienes intelekts nevarēja parādīties tik nekavējoties (ja vien, protams, nav atļauti reliģiski un parascinātiski skaidrojumi), tam ir jābūt sava veida pamatam evolūcijas pagātnē. Pirmkārt, viņi sāka meklēt šādu pamatu, protams, starp primātiem. Bet daudz interesantāk bija mēģināt atrast kognitīvās spējas putniem, kuri evolucionāri nav tik tuvu cilvēkiem kā pērtiķi.
Reklāmas video:
Ilgu laiku manipulācija ar instrumentiem tika uzskatīta par vienu no galvenajām augsta intelekta pazīmēm, kas atšķir cilvēku no visiem citiem dzīvniekiem. Bet, kā izrādījās, putni var izmantot arī instrumentus, kā arī tos izveidot un modificēt. Šī prasme tika novērota ne tikai gliemežos, bet arī gārņos un Galapagu dzeņu žubītēs. Tomēr zoopsichologu iecienītākie bija Jaunkaledonijas kraukļi.
Ko dara Jaunkaledonijas krauklis, kad tam nepieciešams iegūt, piemēram, kukaiņu no plaisas? Viņš izvēlas greizu zariņu uz krūma, nolauza to ar savu knābi, norauj lieko mizu un nelīdzenumus, atstājot tikai mezglu vienā galā, un iegūto tamborējumu novieto vietās, kur var paslēpties kaut kas garšīgs.
St Andrews universitātes (Lielbritānija) pētnieki atklāja, ka putni arī novērtē iegūtā instrumenta kvalitāti. Tajā pašā laikā viņi ar izmēģinājumu un kļūdu neizdomā, kuru zariņa galu iebāzt slotā un vai konkrētais zariņš parasti ir piemērots uzdevumam, bet it kā jau iepriekš iedomājas, kā šis vai tas darba rīks darbosies, un izvēlas piemērotāko.
Jaunkaledonijas kraukļi neaprobežojas tikai ar nūjām un zariem. Oklendas Universitātes (Jaunzēlande) zoologu eksperimenti parādīja, ka šie putni saviem mērķiem var izmantot pat tik sarežģītu un noslēpumainu priekšmetu kā spoguli. Ar spoguļa palīdzību kraukļi noteica, kur atrodas gaļas gabals (viņi neredzēja pašu ēdienu, tikai tā atspulgu). Aplūkojot pārdomas, putni saprata, kur pielīmēt savu knābi, lai iegūtu cienastu, un tika veikti eksperimenti ar savvaļas putniem, kuriem vēl nebija bijis laika dzīvot blakus cilvēkiem.
Kopumā savvaļas dzīvnieki ļoti reti spēj saprast, ka pārdomas ir pārdomas. Nelielai dzīvnieku pasaules elitei, kurā ietilpst pelēkie papagaiļi, daži primāti, delfīni un Indijas ziloņi, ir iespēja atrisināt “spoguļa mīklu”. Tagad viņiem ir pievienoti kraukļi.
Jaunkaledonijas kraukļu sasniegumi pieauga: tā pati Oklandas Universitātes zoologu komanda secināja, ka viņi spēj izraisīt cēloņsakarības. Eksperimenta būtība bija tāda, ka putniem vajadzēja “sapludināt” viņu prātā objekta kustību un personu, kas ar to manipulē, un kraukļi pašas neredzēja pašas manipulācijas. Vienkārši sakot, putniem tika lūgts atrisināt leļļu teātra mīklu: šeit ir nūja, šeit ir cilvēks, aiz ekrāna staigā cilvēks, un nūja sāk kustēties. Un putni patiešām saprata, ka ir neredzams "darbības aģents" (starp citu, bērniem līdzīga spēja parādās līdz septiņu mēnešu vecumam).
Tomēr nevajadzētu domāt, ka Jaunkaledonijas kraukļi ir vienīgie šāda veida pētījumu objekti. Nesenā Utsunomijas universitātes japāņu zoologu darbā tika parādīts, ka vārnas ar lielu rēķinu var saistīt numurus un abstraktus simbolus ar pārtikas daudzumu. Pēc numuriem un ģeometriskajām formām pārtikas traukos putni tika atpazīti tur, kur to bija vairāk un kur mazāk. Citiem vārdiem sakot, putni apzinājās skaitliskās attiecības.
Vēl viens korviju izlūkošanas piemērs ir viņu spēja vairākus gadus atcerēties savus draugus un ienaidniekus. Turklāt viņu sociālā atmiņa nav tikai vienas sugas indivīdiem: piemēram, pilsētas vārnas atceras citu putnu un cilvēku balsis. Corvids izlūkošanas piemērus var reizināt un pavairot, bet no kurienes nāk šī atjautība? Šis jautājums, kā tas ir viegli saprotams, ir neirobioloģisks, un, lai uz to atbildētu, mums jāiedziļinās putna smadzenēs.
Man jāsaka, ka vēl nesen putnu psihi tradicionāli tika novērtēta par zemu un ne tikai to smadzeņu mazā izmēra, bet arī to struktūras īpatnību dēļ. Putna smadzenēs nav sešu slāņu jauna garozas (kāda ir zīdītājiem), un tās evolūcija notika sakarā ar striatuma kodolu jeb striatuma pārveidošanu.
Skriemelis ir vecāks par garozu, un tā funkcijas ir vienkāršākas nekā tā, tāpēc putnu centrālā nervu sistēma tika uztverta kā primitīva struktūra, kas nav paredzēta augstāku kognitīvo funkciju īstenošanai, ko veic jaunais zīdītāju garozs.
Laika gaitā tomēr viedoklis par putna smadzenēm sāka mainīties - tas izrādījās sarežģītāks, nekā viņi domāja. Lai saprastu tā diezgan sarežģīto struktūru, jums jāzina dažas detaļas. Putna smadzenes ietver vairākus laukus ar specifiskām funkcijām. Katru lauku veido strukturālie komponenti - glia, neironi un neirogliālie kompleksi. Neirons, kā jūs zināt, pārraida informāciju, glia tam palīdz, un neirogliju komplekss acīmredzot analizē informāciju, kā to dara zīdītāju garozas šūnu kolonnas. (Kolonna ir neironu grupa, kas atrodas smadzeņu neokorteksā perpendikulāri tās virsmai, apvienojot nervu šūnas dažādos garozas slāņos.)
Kopumā mugurkaulnieku smadzeņu progresu, kā to ir formulējis slavenais krievu biologs Leonīds Viktorovičs Krushinsky, papildina divas savstarpēji saistītas īpašības - struktūras atšķirīgums un funkcionālā un strukturālā dublēšana. Tika atklāts, ka, neraugoties uz atšķirībām putnu striatuma un zīdītāju neokorteksu neironu tīklu telpiskajā organizācijā, to veidošanos un attīstību evolūcijā nosaka tie paši morfoloģiskie modeļi.
Augstāku mugurkaulnieku centrālās nervu sistēmas progresu pavadīja galvenās izmaiņas. Pirmkārt, pieauga kopējais neironu, šūnu populāciju un pārejas formu skaits starp tām; otrkārt, katra veida neironu tīklos palielinājās visu audu un šūnu polimorfisms; treškārt, tika izveidoti moduļi - sarežģītas superšūnu struktūras un funkcionālās informācijas apstrādes vienības.
Pētījumi, ko veicām Čuvašas Valsts Pedagoģiskās universitātes Bioloģijas katedrā, tika nosaukti pēc nosaukuma I. Ya. Jakovļevs ļāva papildināt šos kritērijus. Izrādījās, ka tā asimetrijas pakāpe un tā šūnu un supracelulāro strukturālo komponentu mijiedarbības (agregācijas pakāpe) likumsakarības ir saistītas arī ar putna smadzeņu attīstības gaitu.
Vai korvīdiem ir kādas pazīmes, kas atšķir viņu smadzenes no citiem putniem? Lai to izdarītu, vārna ir jāsalīdzina ar kādu cilvēku - piemēram, ar balodi. Baloži patiešām neatšķiras ar lielu intelektu, un profesores Zoja Aleksandrovna Zorinas un viņas kolēģu no Maskavas Valsts universitātes Bioloģijas fakultātes neskaitāmie darbi ļāva detalizēti noskaidrot, kas tieši baloži ir stulbāki par vārnām. Vārnas ar kapuci var novērtēt kopu lielumu un glabāt šādu matemātisko informāciju ne tikai īpašos attēlos, bet arī vispārinātā, abstraktā formā, ko putni var saistīt, piemēram, ar arābu cipariem; viņi var redzēt analoģijas objektu formā neatkarīgi no šo objektu krāsas.
Tas ir, putni, šķiet, pārstāv atsevišķu pazīmi "prātā", tos nepiesaistot konkrētam objektam. Baloži šo procedūru apgūst daudz lēnāk. Turklāt baložos attieksme pret mācībām praktiski neveidojas, savukārt korvīdos tā parādās diezgan ātri un balstoties uz optimālu stratēģiju. Acīmredzot kognitīvo spēju atšķirības izskaidro ar atšķirībām šo divu sugu putnu smadzeņu struktūrā.
Mums izdevās uzzināt, ka vārnai smadzenēs ir divreiz vairāk neironu nekā baložam, un to īpatnējais blīvums ir divreiz lielāks. Tajā pašā laikā vārnas smadzenēs esošie neironi un glia ir mazāki, un neirogliālie kompleksi ir lielāki nekā baložos.
Lai tālāk izprastu putna smadzeņu specifiku, pētījumā tika iekļauti arī žubītes (Fringillidae). Šie putni spēj veikt sarežģītas manipulācijas, ekstrahējot sēklas no dažāda veida skujkokiem. Piemēram, Z. A. Zorina laboratorijas darbinieki atklāja, ka egļu krustziedes (kas pieder pie žubēm), tāpat kā vārnas, ir vispārināmas - viena no vissvarīgākajām intelektuālās darbības sastāvdaļām.
Smadzeņu darbības efektivitāti nosaka ne tikai neironu, glia un neirogliju kompleksu skaits un laukums, bet arī to atrašanās vieta kosmosā, no kura atkarīgs neironu spēja "sarunāties" savā starpā. Smadzeņu šūnu savstarpējo izvietojumu var raksturot ar attālumu starp patvaļīgu tuvāko šūnu pāri. Vidējais attālums starp šūnām veido tā saukto šūnu tuvuma matricu, kas katram smadzeņu laukam ir atšķirīga. Šāda matrica kalpo kā ērts līdzeklis smadzeņu struktūras novērtēšanai.
Ar tās palīdzību mēs varējām noteikt, ka neironu un neiroglēno kompleksu savstarpēja tuvība (agregācija) vārnām ir daudz lielāka nekā putnu sugas ģimenē. Tas ir, vārnām smadzeņu strukturālie komponenti atrodas tuvāk viens otram, kas paātrina un optimizē nervu ķēžu darbu. Neironu un neiroglēno kompleksu darbības uzlabošanās varētu notikt tāpēc, ka palielinājās sazarošanas pakāpe nervu šūnās - tajās sāka veidoties vairāk dendrītu, un tas, savukārt, kļuva iespējams sakarā ar somas (šūnas ķermeņa) laukuma samazināšanos.
Tātad vārnas ir parādā savu izcilo intelektu par neironu arhitektūras īpatnībām. Tomēr putni, ieskaitot gliemenes, kopējā neironu skaita ziņā ir ievērojami zemāki par zīdītājiem. Ja vārnas smadzenēs ir 660 miljoni neironu, tad dzīvniekiem to skaits tiek mērīts desmitos miljardu.
Kas ļauj korvīdiem atrisināt problēmas līdzvērtīgi dažiem primātiem?
Fakts ir tāds, ka zīdītājiem evolūcijas sērijās samazinās šūnu elementu blīvums, savukārt putniem tas palielinās, tai skaitā sakarā ar atsevišķu neironu un glia apvienošanos iepriekšminētajos neiroglēnajos kompleksos. Acīmredzot saistībā ar putnu lidošanas spēju apgūšanu, ja nepieciešams, no vienas puses, maksimālā kopējās masas izgaismošana, un, no otras puses, kustību paātrināšana viņu smadzenēs, notika radikāla informācijas apstrādes mehānismu optimizācija.
Tam bija vajadzīgs atšķirīgs struktūras un šūnu risinājums: zīdītājiem raksturīgās kolonnas struktūras vietā putniem izveidojās sfērisko šūnu kompleksi. Šie kompleksi ir kļuvuši par putnu smadzeņu vissvarīgākajām strukturālajām un funkcionālajām vienībām, kuru efektivitāte nav zemāka par dzīvnieku smadzeņu neironu kolonnām.