
新研究表明,乌鸦可能是鸟脑,但羽毛生物可以理解高度抽象的零概念。
在一个数字系统中使用的零概念在公元五世纪左右的人类社会中充分发展,或者可能早几个世纪以前现场科学先前报道。例如,在此之前,将8乘以0或添加0到10的概念才出现。 “无”或缺少任何数量的概念可能较早出现,但这与使用零作为独特的“数量”不同。
这个想法听起来可能很明显,但是遵循零作为数值的概念,数学进行了戏剧性的转变。
“如果问数学家,大多数人可能会告诉你,零的发现是一个令人振奋的成就,”德国蒂宾根大学神经生物学研究所的动物生理学教授安德烈亚斯·尼德尔(Andreas Nieder)说。 “关于零的特殊之处在于,它不适合计算真实对象的常规,就像实际整数一样。”换句话说,有人可以计算三个放在篮子里的苹果(一个,两个,三个),但是当篮子空了时,就没有苹果要计算。
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零代表空虚,缺乏苹果以及“显然需要非常抽象的思维……思维与经验现实脱节。”现在,通过凝视大脑乌鸦,尼德(Nieder)和他的同事发现,鸟类的神经细胞或神经元像其他数字一样编码“零”。可以这么说,鸟类的大脑活动模式还支持零在乌鸦的心理数线上落在“ 1”之前的想法。
在6月2日发表的新研究中神经科学杂志,团队与两只男性腐肉乌鸦进行了实验(Corvus),在此期间,鸟儿坐在木制鲈鱼上,并与他们面前的计算机监视器进行了互动。在每个试验中,一个灰色屏幕含有零至四个黑点的灰色屏幕在乌鸦的前面弹出。此“样本”图像之后是包含相同或不同数量点的“测试”图像。
如果两张图像相互匹配,则对乌鸦进行了训练,可以在屏幕上啄或移动头部,如果它们不匹配,请保持静止。
在先前使用同一设置的研究中,该小组表明,乌鸦可以成功地识别出对实验进行广泛培训后的匹配和无与伦比的图像,大约75%的时间。国家科学院论文集。这项先前的研究不包括一个空屏幕,即零,但它确实表明乌鸦可以区分包含三个点的图像与包含五个屏幕的图像。
两组点之间的差异越大,鸟的响应越准确。换句话说,鸟类混合了更近的数量,例如两个和三个,比较大的数量(例如一个和四个)更频繁。 Nieder告诉Live Science,这种现象被称为“数值距离效应”,在类似的测试中也可以在猴子和人类中观察到。
Nieder说,在最近的研究中,其中包括一个空白屏幕,“我们发现乌鸦在训练后可以将零与其他可计数数字区分开。”但是,重要的是,在包括空屏幕在内的试验中,鸟类仍然表现出数值距离效应。
Nieder解释说,这意味着鸟类将零点图像与一点点图像混合的频率要比两者,三点或四点图像更频繁。 “这表明他们对待空套,而不仅仅是'nothing'v''与'某物,而且实际上是数值数量,”他们认为零点是一个点近的点。
为了更好地理解这些行为背后的大脑活动,团队将小的,玻璃涂层的电线植入了鸟类的大脑中,以记录电活动,而乌鸦重复了行为测试。选定的神经元坐在称为pallium的区域内,该区域位于鸟脑的后部,并处理高级认知功能。
鸟类pall属属于一个名为尾脑的大脑区域。人类也有一个脑脑,其中大脑皮层是皱纹的外层人脑,是一部分。但是,尽管胸膜和皮层都位于脑脑中,但有许多相似之处在两个结构之间结束。 Nieder说,尽管大脑皮层包含六个不同的脑组织层,并通过纵横交错线连接,但禽类pall不包含层,而是在核簇中排列神经元。
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在先前的2015年研究中,该团队还收集了pall仪的录音,并特别放大了一个关键区域,即nidopallium caudolaterale(NCL)。 NCL接收到感官信息,包括从眼睛中处理数据并将其发送到与运动功能相关的大脑区域,以协调身体行为。 (在灵长类动物中,前额叶皮层起着相同的作用。)
在NCL中,团队发现,当屏幕上出现特定数量的点时,某些神经元的亚组发生了疯狂。有些会因两个点而迅速开火,例如,有些人开始射击四个点。这些神经元似乎“调节”到特定数字。有趣的是,该首选数量与屏幕点数之间的距离越大,这些神经元的活跃越小。
尼德说,这些大脑活动的模式暗示了乌鸦如何相互感知数值。他说:“他们天生代表了数字的这一法令方面,沿着数字行的顺序,因此在两个之后,两个之后,三分之后,依此类推,依此类推。”
在新研究中,团队重复了零点屏幕的添加。总的来说,他们从500多个神经元中拍摄了录音,一只乌鸦有233个,另一只乌鸦为268。和以前一样,他们发现NCL神经元的不同子集响应不同数量的点而点亮,但此外,另一个子集则是对空白屏幕的响应。这些神经元在屏幕上弹出的点越多,或者距离越远,数字增加了。
作者结合结合,观察到的行为和大脑活动的模式表明,乌鸦确实掌握了零的概念。 Nieder告诉Live Science,这对动物(如果有的话)(如果有的话)仍然尚不清楚。他说,虽然能够将一块水果与两种果实区分开可能对生存很有用,但“我认为这些动物对数量一无所知的直接优势没有任何优势,”他说。
其他行为研究表明那是猕猴和蜜蜂还证明对零的理解。在与零有关的大脑活动方面多种的 研究已经表明,猴子像乌鸦一样携带特殊调谐的神经元。最近,Nieder和他的同事在人类中也证明了这一点,如《日记》中的一份报告中所述神经元。
尼德尔说:“我认为最初问动物是否理解零听起来有些疯狂,因为零是一个非常非常特别,几乎是神奇的,我们拥有的数字。”但是现在,越来越多的证据暗示,比科学家最初意识到的动物更多的动物可能理解零的概念。
即便如此,尼德(Nieder)说,如果像两栖动物或爬行动物这样的动物可以进行依赖于零的理解的数学计算,因为它们的学习能力与哺乳动物和鸟类的学习能力不符,他会感到惊讶。但是,鉴于鸟类和哺乳动物在恐龙灭绝之前就已经与他们的共同祖先分开了,它们具有重叠的认知能力这一事实也非常出色。
“这是一个令人着迷的方面进化显然,独立地发现了不同的解剖方法,以使这些鸟类和哺乳动物具有高级认知功能。”
最初发表在现场科学上。