Вороны планируют применение инструментов

В эксперименте австрийского биолога новокаледонские вороны в очередной раз показали свои удивительные интеллектуальные способности.

Некоторые животные используют инструменты, что само по себе - признак выдающегося ума. Однако есть виды, которые идут еще дальше: например, они усовершенствуют предметы, встречающиеся в природе, и делают их более функциональными. И не просто хватают свое орудия труда, когда этого требует ситуация, а заранее планируют его использование.

Команда под руководством австрийского биолога Маркуса Бёкле (Markus Böckle), работающего в Кембриджском университете, частном университете Карла Ландштейнера в Кремсе и в Университете Вены на кафедре когнитивной биологи, обнаружила эти качества у Corvus moneduloides, знаменитых своим интеллектом новокаледонских ворон (или воронов).

Для своего эксперимента исследователи показали им куски им мяса. До них можно было добраться только с помощью различных инструментов. Еда могла находиться в устройстве, которое нужно было открыть деревянным крючком, или же на платформе. Чтобы та двигалась к отверстию, птицам приходилось бросать камень. Вороны, умные птицы, заранее изучили оба подхода, но у них не было для этих экспериментов необходимых инструментов.

Через пять минут исследователи дали им в другой комнате на выбор будущие орудия труда: деревянный крюк, камень, бесполезные предметы, а также лакомство (кусок яблока). Вороны его любят, но не так сильно, как мясо. Как только вороны выбрали что-то, остальные вещи у них забрали.

Через десять минут пернатым подопытным разрешили вернуться в комнату с устройствами. Они смогли бы добрались до мяса, если бы выбрали правильные инструменты. Но оказалось, что вороны умеют готовиться к такой ситуации. Одна ворона сделала правильный выбор в девяти случаях из десяти, а две других - в семи из десяти. Очевидно, они запомнили, какие инструменты им понадобятся позже, и не забыли об этом, хотя между различными этапами эксперимента прошло некоторое время.

Как объясняют исследователи, до этого было доказано, что такие навыки планирования присущи только человеку. Однако врановые пошли по пути развития умственных способностей, полностью отличному от эволюции интеллекта людей и человекообразных обезьян.

Эти две группы разделяет около 300 миллионов лет, и у каждой есть гораздо более близкие родственники без сопоставимых интеллектуальных способностей. У них не было общего предка с соответствующими возможностями, следовательно, способность заранее планировать должна была возникнуть в эволюции как минимум дважды.

Источник: derstandard.at

У жуков личинки раньше умнеют, чем у мух

Мозг жука и мухи

В человеческом мозге сотни миллиардов нервных клеток. Мозг насекомых содержит "всего" до миллиона нейронов, однако и у них можно наблюдать неожиданно сложное поведение, например, при выращивании потомства у пчел или при поиске крови у комаров. Большая часть мозга развивается у эмбриона, но у многих животных это происходит только после рождения.

Группа исследователей из Геттингенского университета обнаружила, что личинки жуков начинают использовать свой мозг, когда тот еще является стройплощадкой. Результаты опубликованы в PLOS Biology.

Биологи сравнили развитие мозга мух и жуков, сосредоточив внимание на «центральном комплексе» - структуре мозга, которая необходима насекомым для ориентации в окружающей среде. Редактируя геном, они отметили с помощью генной инженерии одинаковую группу нейронов как у плодовой мушки, так и у мучного жука. Это позволило проследить под микроскопом развитие этих клеток от эмбриона до взрослого состояния и сравнить их развитие у обоих видов.

Еще до этих исследований было известно, что часть центрального комплекса развивается еще у личинки жука, тогда как у мух эта структура возникает только у взрослого насекомого. Считалось, что жукам центральный комплекс необходим, чтобы его личинка могла ходить. Мухам же он не нужен, потому что у их личинок нет ног.

К своему удивлению, ученые обнаружили, что у личинки жука начинает работать эта часть мозга, хотя она еще не настолько созрела, как у взрослых, и скорее соответствует эмбриональной стадии развития других насекомых. Разница в том, что у личинки жука нервные клетки этой стройплощадки мозга уже формируют связи, с помощью которых личинка может ориентироваться в окружающей среде.

Второй большой неожиданностью стало то, что у жука изменилась последовательность этапов развития мозга. До сих пор считалось, что эти шаги всегда идут в одном и том же порядке. В эволюционной биологии это называется гетерохронией. Однако в эмбрионе жука некоторые этапы развития прошли раньше - например, образование пересечений нервных клеток и синапсов, тогда как другие произошли позже, как у мухи,.

Исследователи обнаружили первый пример изменения порядка развития в мозге, так называемую гетерохронию последовательности. Это могло бы объяснить, как насекомые смогли столь по-разному адаптировать свой мозг к окружающей среде.

Источник: eurekalert.org

Как летучие мыши предсказывают будущее

Летучие мыши не могут гадать, от них нет толка на фондовом рынке, но эти рукокрылые довольно искусны в предсказании одного: где найти обед.

Исследователи выяснили, что летучие мыши способны определять направление своей добычи. На лету, используя эхо-сигналы, они создают настолько надежные модели прогнозирования движения жертвы, что могут выслеживать ее, даже если добыча временно скрывается за блокирующими эхо препятствиями, например за деревьями. Результаты работы ученых Университета Джона Хопкинса, в которой впервые исследовался сопоставимый процесс слуха опубликованы в PNAS.

«Так же, как теннисисту нужно узнать, когда и где он ударит мяч, летучая мышь должна предвидеть, когда и где она вступит в контакт с насекомым, за которым охотится. Если бы в этой очень быстро меняющейся среде летучая мышь просто полагалась на информацию, которую она получила от самого последнего эха, она пропустила бы насекомое».
Ведущий автор исследования Синтия Ф. Мосс (Cynthia F. Moss), нейробиолог, профессор психологии и наук о мозге

Чтобы успешно отслеживать движущуюся добычу, летучая мышь должна собирать информацию о расстоянии до объекта и направлении его движения, для чего использует временную задержку между каждым вызовом и результатом эха. Выясняя, где в горизонтальной плоскости находится насекомое, она наклоняет голову, чтобы уловить изменяющуюся интенсивность эха.

Лабораторный эксперимент команды Мосс точно отражал ситуацию охоты летучих мышей в дикой природе. Исследователи приучили их держаться на жердочке и выслеживать насекомых, записывая при этом эхолокационные звуки, которые те издавали. Ученые фиксировали движения головы животных, где насекомые летали и насколько быстро. Они добавляли также препятствия, прерывавшие эхо.

«Мы разработали математические модели для проверки данных и выдвинули различные гипотезы о том, что могут делать летучие мыши».
Соавтор исследования Кларис Анна Диболд (Clarice Anna Diebold), докторант психологии и наук о мозге

Если бы летучая мышь не предполагала, где будет насекомое, движения ее головы всегда отставали бы от цели. Предсказывать было бы невозможно и при фиксированном положении головы. Чтобы объяснить степень точности летучей мыши, было недостаточно использовать для оценки ее скорости информацию только от эхо-сигналов.

«Мы выдвинули гипотезу, что летучие мыши используют как информацию о скорости из хронометража эхо-сигналов, так и наводят на цель голову. Когда мы протестировали эту модель с нашими данными, то увидели, что она очень хорошо подходит»
Соавтор исследования Анхелес Саллес (Angeles Salles), научный сотрудник

Полученные данные опровергают прежнее общепринятое представление о том, что летучие мыши не предсказывают будущего положения насекомого. Этот вывод был в основном сделан на основе исследования 1980-х годов, проведенного до того, как стало широко доступно высокоскоростное видео.

«Вопрос предсказания важен, потому что животное должно планировать заранее, чтобы решить, что делать дальше. Зрячее животное или человек получают поток информации, но для летучих мышей это замечательно, потому что они делают это лишь с помощью коротких акустических снимков».
Анхелес Саллес

Хотя команда Мосс изучала летучих мышей, полученные результаты применимы к любым животным, отслеживающим звуки движения, и даже к людям, например слепым, которые используют щелчки и удары тростью, чтобы перемещаться, избегая препятствий.

Источник: phys.org

Как изучают язык китов-косаток?

Группа немецких исследователей из Эрланген-Нюрнберга, где расположен Университет Фридриха Александра, изучает общение китов. Команда анализирует звукозаписи и сравнивает их с поведением животных.

Сначала ученые изолировали звуки косаток: щелчки, свист или пульсирующие крики - и отфильтровывали другие шумы, например звуки кораблей или тюленей. Сейчас они работают над автоматическим разбиванием этих записей на последовательности, которые состоят из нескольких звуков и многократно повторяются. Если похожие последовательности постоянно появляются в одинаковых ситуациях, можно предположить, что это одно и то же сообщение.

«Для такого анализа особенно подходит язык косаток. Они много общаются в группе, например, во время охоты или с молодыми животными. Кроме того, эти киты взаимодействуют с другими семьями косаток. Языки разных групп даже немного отличаются, что похоже на наши диалекты».
Профессор, доктор Эльмар Нёт (Elmar Nöth), завкафедрой компьютерных наук 5

Однажды исследователи увидели, как встретились две семьи косаток. Молодые животные немного отдалились друг от друга. В их речи могло быть что-то вроде: «Где ты?» - «Мы здесь, в той стороне». - «Давайте сюда, мы хотим продолжить».

Ученые сделали звукозаписи «разговоров косаток» и проанализировали их Фото: Фолькер Барт / Anthro Media

Но как можно проверить правильность предположений? При анализе человеческих языков обычно всегда есть билингвы (двуязычные люди). Но с языком животных это невозможно. Чтобы выяснить словарный запас косаток, исследователи, работающие в тесном контакте с биологами, сравнивают звуки с поведением китов и постоянно обсуждают результаты.

В качестве основы они используют материал, полученный почти за 20 000 часов звукозаписей, которые поступают, например, от пяти стационарных микрофонов. Они установлены на острове между Ванкувером и материковой частью Канады и фиксируют звуки косаток в течение 23 лет. Сначала это делалось на ленты и кассеты, а теперь - в цифровом формате. Кроме того, у команды есть и свои материалы, полученные во время трех экспедиций. Это записи звуков и документы о поведение животных.

В планах команды Нёта сделать доступным для общественности программное обеспечение, которое они используют для изучения звуков косаток. Этот алгоритм можно применять и при исследовании других животных и их языка.

Источник: https: fau.de

Насколько великодушны и щедры врановые?

Вороны и их родственники - одни из самых умных птиц в мире: они умеют считать, использовать инструменты, решать головоломки и даже планировать. Известно, что врановые удивительно хорошо приспосабливаются и способны учиться. Но еще более выражен у них социальный интеллект: птицы, которые живут в сложных, постоянно меняющихся сообществах, очень хорошо знают, у кого из них какой социальный статус и с кем стоит работать в команде.

Наши вороны известны своим довольно эгоистичным поведением. Международная исследовательская группа, возглавляемая Лизой Хорн (Lisa Horn) из Венского университета, выяснила, все ли врановые ищут выгоду только для себя. Ее команда изучила на предмет щедрости несколько различных видов этого семейства. Предыдущие исследования экспериментально продемонстрировали такое поведение в основном у людей, приматов и очень немногих видов птиц. Считается, что в человеческой эволюции великодушие возникло в результате совместного воспитания потомства в группе и низкого потенциала агрессии.

В своем эксперименте исследователи сравнили просоциальное поведение в общей сложности восьми видов птиц семейства Corvidae - врановых. Одни из них гнездятся рядом со своими сородичами и воспитывают потомство коллективно, другие же агрессивно защищают свои территории от птиц своего вида.

Вороны Фото: Дизы Хорн

Во время эксперимента врановые, приземляясь на жердочку, могли запускать механизм качелей, который ставил пищу в пределах досягаемости других членов группы. Однако сама птица никогда не могла достать еду. Этологи считали, что щедрость проявляли те особи, которые на протяжении всех раундов кормили других членов группы.

Эксперименты продемонстрировали, что именно социальная жизнь врановых показывает, дадут ли они что-то своему сородичу или нет. Было обнаружено, что те виды, которые вместе выращивают своих птенцов, отказывались от собственной пищи в пользу других. Пример тому - сороки, которые показали свою щедрость.

Сороки Фото: Лизы Хорн

Ученые также заметили, что щедрое поведение самцов зависит от тесного сосуществования с их сородичами. Мужские особи тех видов, которые гнездятся без конфликтов вблизи других птиц, были особенно щедры по отношению к членам группы.

Эти результаты подтверждают, что воспитание в сообществе и низкий потенциал агрессии приводят к появлению щедрости не только у людей и их предков, но и у других видов. Очевидно, развитию их великодушного поведения способствовали похожие эволюционные механизмы. Возможно, в этом просматривается даже параллель с развитием человека. По мнению ученых, для дальнейшего изучения таких взаимосвязей потребуются эксперименты с другими птицами, например с очень умными попугаями, или с совершенно другими видами животных.

Источник: wissenschaft.de

Почему собака хорошо понимает, что мы говорим

Мозг у людей и четвероногих друзей обрабатывает слова одинаково. Однако принцип, лежащий в основе этого, старше, чем язык

Когда человек слышит комплимент, сначала на интонацию сказанного и его эмоциональное содержание реагируют более примитивные подкорковые области мозга. Только потом в игру вступает гораздо более молодая слуховая кора в коре головного мозга, которая расшифровывает усвоенное значение слов.

В 2016 году ученые обнаружили, что и мозг собак обрабатывает по отдельности интонацию и значение слов, адресованных им. Однако у собак за это отвечает правое полушарие, а у людей - левое. Но одно до сих пор остается загадкой: выполняет ли мозг собак те же этапы обработки, что и человеческий, например, когда они слышат похвалу?

«Это важный вопрос, потому что собаки в основном лишены дара речи, но они правильно реагируют на наши слова».
Аттила Андикс, нейробиолог из будапештского Университета Этвеша Лоранда , соавтор как предыдущего исследования, так и нынешнего, вышедшего в Scientific Reports

Действительно, четвероногие друзья обрабатывают язык так же, как люди. Магнитно-резонансная томография продемонстрировала, что мозг собак не только извлекает информацию из того, что мы говорим и как мы это говорим, но и использует ту же систему обработки речи, что и мозг людей.

Собаки распознают значение таких команд, как «Сидеть!», Но понимают при этом основной тон голоса и связанное с ним значение слов, которых они даже не знают. Например, когда собак хвалят высоким голосом, они понимают, что им говорят что-то хорошее. Однако ранее было мало что известно о том, что происходит в мозге собаки во время обработки речи.

Исследователи проанализировали активность мозга собак функциональной МРТ, когда те слышали знакомые хвалебные и совсем незнакомые слова, выраженные либо нейтрально, либо положительно. «Изучение сходства и отличий при обработке речи мозгом собак и людей может быть очень полезным для понимания шагов, которые привели к созданию языка в процессе эволюции».
Анна Габор, руководитель исследования

«Человеческий мозг обрабатывает язык иерархически: сначала интонации на более низких уровнях, затем значения слов на более высоких уровнях. На этот раз мы использовали особую технику, чтобы выяснить, существуют ли эти иерархии при обработке речи собак. Мы измерили, как активность мозга собаки снижается в ответ на повторяющиеся стимулы. Мы повторяли во время сканирования мозга иногда слова, иногда интонации. При определенных повторениях более сильное снижение активности соответствующей области мозга показывает ее вовлеченность».
Анна Габор

Результаты показывают, что мозг собаки фактически обрабатывает язык иерархически, точно так же, как мозг человека: интонация оценивалась в основном в подкорковых, а знакомые слова - в корковых областях мозга. Исследователи обнаружили также, что собаки старшего возраста различают меньше слов, чем их младшие собратья.

«Хотя обработка человеческого языка уникальна во многих отношениях, это исследование обнаружило поразительное сходство между нами и существом, лишенным дара речи. Сходство, однако, не означает, что эта иерархическая модель обработки возникла в процессе развития языка. Установленная иерархия могла вместо этого по обработке интонаций и значений слов отражать более общий принцип, не связанный с языком».
Аттила Андикс

Источник информации: derstandard.at

Как животные реагируют на эпидемии?

Люди - не единственные существа, во время эпидемии применяющие социальное дистанцирование. Многие виды животных изменяют свое поведение, чтобы защитить себя или своих сородичей от инфекции или паразитов. Команда Андреа Таунсенд из нью-йоркского колледжа Гамильтон выяснила, какие меры для этого принимают животные.

Оказалось, их реакция на эпидемию сильно отличается в зависимости от вида, болезни и условий окружающей среды. Изоляция социальных животных от группы почти всегда приводит к их смерти. «И то, что такое дистанцирование достаточно распространено, показывает, что его преимущества иногда перевешивают недостатки», - считают исследователи.

Например, когда рабочие медоносные пчелы заражены паразитическим грибком Nosema, они редко возвращаются в улей. Умирая, насекомые снижают риск заражения своих сородичей. С биологической точки зрения такое самоотверженное поведение целесообразно, поскольку все пчелы в улье - сестры и их гены все равно передаются.

Карибский лобстер (Panulirus argus) тоже сохраняет определенную дистанцию. Обычно несколько таких крабов живут вместе в одной норе. Если же одно из ракообразных заражено вирусом PaV1, сородичи чувствуют его запах в моче - и избегают больного и пещерки, которую тот занимает. Точно так же мандрилы нюхают помет своих собратьев-обезьян, чтобы узнать, инфицированы ли они паразитами, а затем избегают зараженной территории.

Ученые выявили у животных еще одну «типично человеческую» реакцию на эпидемии: растущее недоверие к членам других групп. Например, если муравейник заражен грибком, социальный обмен между различными группами внутри него и между его частями уменьшается. Как объясняют биологи, социальное поведение муравьев становится более «модульным».

У человекообразных обезьян тесная сплоченность внутри групп и часто агрессивность к другим сородичам развивалась тоже как реакция на ифицирование паразитами. Меньший контакт приматов с потенциально зараженными группами снижает риск внесения паразита или возбудителя в их собственную.

Некоторые виды животных уходят от внешнего мира в семью. Мандриллы ухаживают за близкими родственниками, даже если те заражены простейшими, передающими болезни, а других сородичей с той же инфекцией избегают.

Но иногда социальное дистанцирование приносит животным больше вреда, чем пользы, или они в группе лучше защищены от инфекций, передающихся комарами и другими переносчиками. Например, заражение вирусом Западного Нила американских странствующих дроздов менее вероятно, если те держатся стаями. Это снижает риск укусов и инфицирования комарами отдельных птиц.

А волка, заболевшего заразной, но не смертельной клещевой чесоткой, не изгоняют из стаи. Если об ослабленном животном заботятся сородичи, у того гораздо больше шансов выжить. «Смертность инфицированного волка, окруженного пятью товарищами по стае, соответствует смертности неинфицированного волка», - сообщают ученые.

Но есть животные, у которых нет социального дистанцирования, поскольку вред от него с точки зрения воспроизводства был бы слишком велик. Хотя тасманийский дьявол во время своих схваток с соперниками постоянно инфицируется от сородичей заразной лицевой опухолью, без таких боев ему самку не найти.

У икры амфибий больше шансов выжить, когда кладки делаются в хорошую заводь большими сообществами - даже если это увеличивает риск заражения смертельным грибком земноводных (Chytridiomycosis). Если же откладывать икру по отдельности, то ее скорее всего съедят.

Источник: scinexx.de