科学网—鸟类大脑超级认知能力：小嘴乌鸦决策速度快于人类
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2026-10-25 05:47
| 系统分类: 海外观察
鸟类大脑 超级 认知能力：小嘴乌鸦决策速度快于人类
作者： Michael Colombo、Oriane Poutrain‑Sorel
《 Science》｜2026‑10‑22｜第394卷，第6822期｜第385页
鸟类曾经大多被视作只依靠本能、仅具备简单学习能力的动物，但如今越来越多证据表明，它们的认知能力可与灵长类比肩，甚至在部分方面更胜一筹。即便是通常不被认为拥有高认知水平的鸽子，也能区分癌变细胞与正常细胞图像、理解 “相同/不同”抽象概念、完成数量辨别，还能分辨真词与假词，表现和人类阅读的部分特征相似。鸦科鸟类（乌鸦、渡鸦、丛鸦、秃鼻乌鸦）的能力更加突出：自我识别、使用工具、解决难题、情景记忆、心智理论、规划未来，多项能力水平常常超过灵长类。在本期第445页，Schmidbauer与Nieder(1)报道：小嘴乌鸦能够快速、精准地做出决策。这项发现进一步让我们重新认识鸟类大脑的潜能。
Schmidbauer和Nieder对小嘴乌鸦开展训练，让它们报告电脑屏幕上随机光点的运动方向（上下或左右）。光点开始移动后，乌鸦通过啄击对应靶点给出判断：上下运动的光点，就啄光点上方或下方目标；左右运动的光点，则啄光点两侧目标。乌鸦完成判断并做出应答仅需约235毫秒，在同类任务中，这个速度是恒河猴(2)和人类(3)的两倍，同时判断准确率依然很高。
研究团队还记录了乌鸦尾侧新纹状体（ NCL）的神经元活动，该脑区在功能上对应灵长类的前额叶皮层。他们观察到：方向选择性神经元在光点刺激出现后约70毫秒激活，比乌鸦做出应答提前约170毫秒。
小身板，强实力
鸟类大脑远小于哺乳动物，但认知能力出众。鸟类大脑不存在分层皮层结构，神经元体积更小、呈簇状排布；神经元密度高、神经元之间距离短，支撑高速信息处理与快速决策。
配图： N. BURGESS /《Science》
究竟是什么原因，让乌鸦可以极速决策、拥有出色认知能力？研究者以往认为灵长类强大的认知，源于体积庞大、内含数十亿神经元的大脑，以及六层皮层构成的循环神经环路来处理信息。但鸟类大脑体积小得多，而且没有皮层，按理说计算能力应该弱很多。那它们的认知水平、决策速度为何能媲美甚至超越灵长类？
一部分答案来自脑结构。和灵长类皮层分层排布不同，鸟类大脑皮层样区（ pallium，尾侧新纹状体就位于该区域，大致对应灵长类皮层）的神经元以簇状方式排布(4)。尽管结构不一样，灵长类脑内的循环神经环路在鸟类脑中同样存在：负责处理感觉信息的放射状纤维，和跨脑区整合信息的切线方向纤维相互连接(5)。不管整体构造如何，这些环路赋予了对应的功能。因此，鸟类大脑和灵长类大脑的信息处理原理相近。
共同的工作原理缩小了鸟类与灵长类之间的认知差距，但还不足以完全解释鸟类高超的认知与超快决策能力。另一关键原因：鸟类大脑虽然个头小，神经元数量却相当可观。渡鸦（同样是高认知鸦科）的大脑体积只有恒河猴的 1/8，但神经元总量仅为猴子的三分之一（渡鸦22亿，恒河猴63亿）(6)。差异根源在于神经元尺寸：鸟类神经元体积更小，同等脑组织空间里可以容纳更多神经元（见图）。
但恒河猴神经元总数仍是渡鸦的三倍，难道猴子理应在认知上占优？未必。鸟类的皮层样区神经元占全脑神经元的比例，高于灵长类皮层神经元在全脑中的占比 (6,7)。举个例子：恒河猴皮层大约有17亿神经元，渡鸦皮层样区则有12亿神经元(6)，二者认知潜力几乎处在同一水平。
如果聚焦负责高级认知的亚区（灵长类前额叶皮层、鸟类尾侧新纹状体与中纹状体），差距会进一步缩小。比如体型比渡鸦更小的秃鼻乌鸦，在这些认知核心脑区里的神经元数量和黑猩猩相当，约 6亿个(7)。
鸟类大脑这种高密度神经元排布，不仅让大脑更紧凑，还带来速度优势。神经元密度越高，神经元之间距离越短，信号传导更快、信息处理速度更高 (6,7)。这很可能就是本研究中小嘴乌鸦极速决策的机制。结合越来越多关于鸟类惊人认知能力的研究，这项成果促使我们重新思考：小巧的鸟类大脑里，蕴藏着怎样强大的计算潜能。
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