鸟类大脑结构的新发现挑战了动物认知的假设

“鸟脑”这个词过去常带有贬义。但是，人类的大脑大小有限，他们应该更清楚地知道，不应该把鸟类大脑的微不足道的比例作为一种侮辱。人们嘲笑的部分原因是，鸟类大脑的大脑皮层缺乏明显的分层，而哺乳动物大脑皮层则被贴上了“大脑皮层”的标签。然而，鸟类，特别是乌鸦(如乌鸦)，其认知能力与猴子([1][1])甚至类人猿([2][2])不相上下。因为它们的神经元较小，鸣禽和鹦鹉的大脑皮层实际上比同等大小的哺乳动物大脑皮层包含更多的信息处理神经元单元([3][3])。在本期的第1626页上，Nieder等人。([4][4])表明大脑皮层有代表其感知的神经元--这是意识的标志。在本期的第1585页上，Stacho等人。([5][5])确定鸟类大脑皮层具有与哺乳动物皮层相似的组织。Nieder等人的研究。和Stacho等人。以它们各自的方式值得注意，但这并不是因为它们都是首次证明哺乳动物和鸟类苍白之间有密切的相似之处。正如Nieder等人所说，神经科学家仍然把鸟类认知是如何在“没有大脑皮层”的情况下发生的([6][6])。他们自己的研究([4][4])证明了神经科学的发展如此之快，以至于不同领域的专家往往不熟悉彼此的发现，即使是在开创性的时候也是如此。几年来，认为鸟类没有大脑皮层的说法是双重错误的。鸟类确实有一个大脑皮层，从这个意义上说，它们的大脑皮层和哺乳动物的大脑皮层都是巨大的神经元群体，来源于神经管发育过程中第二神经节的同一背侧半部分([7][7])。第二个神经层很重要：鸟类和哺乳动物的大脑皮层位于下丘脑的后面，下丘脑是大脑的真正前部，然后由迅速膨胀的大脑皮层负责发育。由于对划分胚胎发育的多个同源框(HOX)基因的表达模式进行了艰苦的、系统的比较分析，现在人们了解到，在鸟类和哺乳动物中，大脑皮层位于脊髓、后脑、中脑、丘脑和下丘脑之间形成的所有神经环的顶部。在鸟类和哺乳动物中，大脑皮层是神经元的群体，不是运行身体的最基本回路的必要部分。但是，由于大脑皮层通过丘脑接收到其他地方发生的所有活动的副本，这些大脑皮质神经元创造了新的联系，赋予动物行为以灵活性和复杂性。到目前为止，似乎大脑皮层作为一个整体的神经元越多，无论大脑、大脑或身体大小，动物表现出的认知能力就越强([8][8])。人类仍然令人满意地保持在顶端：尽管人类大脑皮层的质量只有大象大脑皮层的一半，但人类版本的神经元数量仍然是大象的三倍，平均为160亿([9][9])。鹦鹉和鹦鹉的苍白球中有超过5亿个神经元，可能有多达10亿或20亿个形似猴子的神经元([3][3])。此外，自2013年以来，人们就知道鸟类大脑皮质神经元形成的回路的功能组织方式与哺乳动物相似([10][10])。使用静息状态的神经成像来推断功能连接，鸽子大脑皮层被显示出功能上的组织和内部联系，就像老鼠、猴子或人的大脑皮层一样，与感觉区域、效应区域、丰富的相互连接的中枢以及海马和Nidopallium尾侧脑区中的高度关联区域联系在一起，这表明鸽子大脑皮层与老鼠、猴子或人类大脑皮层一样，具有感觉区域、效应区域、丰富的相互联系的中枢以及海马和Nidopallium尾侧脑区中的高度关联区域。Nidopallium caudolaterale相当于猴子的前额叶皮质([10][10])，大脑皮层的一部分是根据感官提供的当前现实对想法、感觉和决定采取行动的地方。现在，Stacho等人将偏振光学显微镜的能力和高分辨率添加到他们的静息态神经成像工具中，以检查解剖连接。显示鸽子和猫头鹰的苍白，就像老鼠、猴子和人类的苍白一样，是由正交平面上的纤维纵横交错排列的。用不同方向的光线对大脑进行重复成像显示，鸟类大脑皮质区域内和之间的纤维大多(尽管不是唯一的)以直角排列，这让人想起哺乳动物皮质纤维的正交切向和径向组织([11][11])。对发育生物学有一定了解的心胸宽广的神经科学家可能不会对此感到惊讶；另一种选择是什么，像意大利面一样杂乱无章的纤维？但话又说回来，“鸟类没有皮层”的咒语被重复得如此详尽，以至于认识到柱子和柱子是如此详尽地被重复着，尽管它们与哺乳动物有着共同的棕榈层发育和组织。