Вороны принимают решения быстрее людей и макак
Исследование, проведенное двумя немецкими учеными, показало, что черные вороны способны быстро принимать решения в условиях зашумленного сигнала. В ходе эксперимента вороны определяли направление движения точек на экране в среднем за 235 миллисекунд, что в два раза быстрее, чем у людей и макак в аналогичных условиях. Ученые также выявили нейроны, которые кодируют направление и выбор, аналогично тому, как это происходит в мозге млекопитающих. Результаты работы опубликованы в журнале Science. Данную информацию сообщает портал N + 1.
Перед тем как принять решение в условиях неопределенности, мозг человека и других приматов накапливает доказательства. Это было впервые продемонстрировано на макаках-резусах (Macaca mulatta), которым предлагалось определить направление движения точек на экране. Нейроны в латеральной интрапариетальной области теменной коры обезьян активировались до достижения определенного порогового уровня, после чего принималось решение. При этом часть нейронов кодировала одно направление, а другая — противоположное. Чем выше была доля точек, движущихся в одном направлении (когерентность), тем быстрее увеличивалась активность нейронов.
Исследования также показали, что скорость накопления доказательств предсказывает время принятия решения. В среднем макаки справляются с задачей за 410–600 миллисекунд, а люди — за 450–820 миллисекунд, если им позволить решать в своем темпе. Однако у птиц, у которых отсутствует неокортекс, механизмы принятия решений в подобных условиях остаются неизвестными.
Филипп Шмидбауэр и Андреас Нидер из Тюбингенского университета решили выяснить это, обучив двух черных ворон (Corvus corone) 9 и 10 лет решать задачу с движущимися точками. В разных пробах когерентность (доля движущихся в одном направлении точек) варьировалась от 3 до 81 процентов. Для контроля проводились испытания с когерентностью 0 процентов, где точки двигались случайно. Вороны должны были клюнуть цель справа или слева (либо сверху или снизу) от движущихся точек. Ученые записывали активность нейронов каудолатерального нидопаллиума, аналогичной префронтальной коре приматов, предполагая, что именно эта область отвечает за принятие решений.
Вороны правильно определяли направление движения большинства точек в среднем в 75 процентах случаев. Даже при низкой когерентности 3 процента они делали правильный выбор чаще, чем случайно. При когерентности 81 процент точность достигала 99 процентов. Время реакции почти не зависело от сложности: в среднем вороны принимали решение за 235 миллисекунд, опережая людей и макак примерно в два раза. При случайном направлении точек птицы справлялись за 254 миллисекунды, выбирая одно из направлений произвольно.
В нидопаллиуме была обнаружена популяция нейронов, реагирующих на направление. Часть клеток активировалась сильнее при движении в одном направлении, другая — при движении в противоположном. Активность этих нейронов расходилась через 70 миллисекунд после появления стимула и за 170 миллисекунд до выбора вороны. Даже в ошибочных пробах и при случайном движении точек это расхождение сохранялось. Чем сильнее был сигнал (выше когерентность), тем быстрее активировались соответствующие нейроны. Однако эта связь не соответствовала линейной зависимости, как у приматов, а лучше описывалась логарифмической зависимостью: на низких когерентностях скорость активации возрастала быстрее, но на высоких выходила на плато.
Порог активации нейронов, при достижении которого принимается решение, у ворон также существовал. В испытаниях, где птицы отвечали быстро, активность нейронов возрастала быстрее, а где медленно — наоборот. Однако во всех случаях она сходилась к примерно одному уровню за 50 миллисекунд до момента, когда ворона клевала цель. Различия в уровне пороговой активности были, но не статистически значимыми. Авторы пришли к выводу, что пороговый уровень возбуждения нейронов в основном стабилен, но может немного изменяться в зависимости от факторов, таких как уверенность в выборе.
Таким образом, механизм принятия решений у ворон, хоть и развивался независимо, оказался схож с механизмом приматов: есть нейроны, которые активируются по мере накопления доказательств, и порог активации, при достижении которого принимается решение. Быстрая скорость принятия решений у ворон связана с плотным расположением нейронов в паллиуме, высокой скоростью зрительного восприятия и возможным развитием быстрого зрительно-моторного контроля под сильным эволюционным давлением.
Ранее команда ученых под руководством Андреаса Нидера обнаружила, что восприятие воронами слабого визуального стимула также отражается в активности нейронов паллиума. Некоторые нейроны кодировали не сам стимул, а то, видели ли его птицы, что ученые назвали возможным коррелятом сознания, возникающим и без неокортекса.
