Нейроны в мозге ворон сигнализируют, к какой группе относятся картинки

Во время обучения клетки в мозге ворон приобретают паттерны активности, которые связывают изображения с их значением.

Исследователи из Тюбингенского университета показали, как мозг ворон справляется с задачами на обучение. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Эксперимент с обучением

Воронам дали задание сортировать произвольные изображения на две группы. Например, после картинки с птицей нужно было клевать красный квадрат, а после цветка — синий. Сначала вороны учились методу проб и ошибок, угадывая принадлежность картинок. За правильный выбор они получали награду и быстро выучивали ассоциации.

Запись активности нейронов

Учёные записывали нейронную активность в области мозга под названием nidopallium caudolaterale (NCL), которая, как считается, опосредует гибкое поведение и когнитивные функции у птиц.

• Некоторые нейроны по-разному реагировали на разные картинки.
• Ключевое открытие: существовали нейроны, которые группировали картинки согласно требуемой реакции. Например, один нейрон предпочтительно реагировал на все изображения, связанные с реакцией «красный», даже если эти картинки выглядели совершенно по-разному.

Это означает, что нейроны хранили в рабочей памяти не внешний вид отдельных изображений, а группы, ассоциированные с картинками. Не имело значения, выучили ли вороны правильную группу только что или знали верный ответ уже несколько недель.

Скорость обучения

Записывая активность нейронов в процессе обучения, исследователи показали, что эта избирательность появляется в течение нескольких минут, пока ворона учит значение новых картинок.

«Довольно удивительно, как быстро вороны могут научиться создавать эти ассоциации — и как мы можем наблюдать за отдельными нейронами в процессе обучения», — говорит ведущий автор исследования доктор Лена Вайт. — «Многие нейроны почти не реагировали на незнакомое изображение во время фазы "угадывания". Но после нескольких попыток, как только ворона выучивала правильную группу, эти нейроны чётко указывали на правильную реакцию для того же изображения».

Эволюционные параллели

Такой способ хранения в рабочей памяти эффективен: птицам не нужно запоминать множество деталей, и они сразу готовы дать правильный ответ.

«Мы знали, что такой тип обработки рабочей памяти существует у приматов, — говорит руководитель проекта профессор Андреас Нидер. — Примечательно, что мы находим такие похожие стратегии обучения в столь различных конечных мозгах птиц и млекопитающих».

Однако исследователи обнаружили небольшие отличия от обучения у млекопитающих. Теперь главный вопрос: что различная организация мозга означает для кооперации нескольких областей мозга в процессе обучения?