Маленький мозг, большие идеи: как птицы обманули эволюцию

Люди склонны возвышать собственный интеллект. Наш мозг умеет считать, логически рассуждать, работать с абстракциями и мыслить критически. Но мы не монополисты в мышлении. Среди множества животных, демонстрирующих разумное поведение, особенно выделяются птицы. Вороны умеют планировать будущее , вороны считают и используют инструменты , какаду взламывают сложные мусорные контейнеры , а гаички запоминают местоположение десятков тысяч тайников с семенами . Примечательно, что они делают это с мозгами, которые по размеру значительно уступают человеческим, да и анатомически устроены совершенно иначе — без сложных структур, которые учёные традиционно связывают с интеллектом млекопитающих.

«Птица с мозгом массой 10 граммов делает практически то же, что и шимпанзе с 400-граммовым мозгом», — говорит Онур Гюнтюркюн , нейробиолог из Рурского университета в Бохуме. «Как это возможно?»

Долгое время нейробиологи спорили, как именно интеллект возник у позвоночных. Один из вариантов — что он эволюционировал единожды, у общего предка млекопитающих и птиц — существа, жившего около 320 миллионов лет назад. Тогда оба класса унаследовали бы готовые нейронные схемы. Но другая гипотеза — что интеллект в млекопитающих и птицах возник независимо, с нуля, у каждой группы.

Следов мозга этого древнего предка не сохранилось, так что исследователям приходится использовать косвенные методы: анализ строения мозга у современных животных и отслеживание его развития от эмбриона до взрослой особи. В феврале 2025 года в журнале Science была опубликована серия исследований, которые дают наиболее убедительные на сегодня доказательства того, что интеллект у птиц и млекопитающих развивался независимо. Это означает, что разум у позвоночных возник как минимум дважды. Тем не менее, нейронные схемы в их мозгах удивительно похожи.

«Это важная веха в попытке понять и объединить разные теории эволюции интеллекта позвоночных», — говорит Гюнтюркюн, не участвовавший в исследованиях.

Первые половину XX века считалось, что птицы просто не умны. У них нет неокортекса — внешнего, многослойного участка мозга, где у людей формируется речь, мышление и сознание. Но в 1960-х молодой нейроанатом из MIT по имени Харви Картен показал, что у птиц есть аналогичные по функциям структуры — например, DVR (дорсальное вентрикулярное возвышение). Позже испанский анатом Луис Пуэльес пришёл к противоположному выводу: DVR и неокортекс формируются из разных эмбриональных зон, а значит — развились независимо.

Новое исследование объединяет оба подхода. Учёные сравнили развитие мозга у кур, мышей и гекконов, прослеживая траекторию каждой клетки с помощью секвенирования РНК. Выяснилось, что зрелые нейронные схемы у птиц и млекопитающих действительно схожи, но формируются они по-разному — в разных зонах мозга, из разных типов клеток, в разной последовательности.

Команда под руководством Фернандо Гарсии-Морено создала наиболее детализированную на сегодня карту птичьего паллиума — зоны мозга, из которой формируется неокортекс. Оказалось, что в птичьем мозге нейроны из разных эмбриональных зон могут в итоге сформировать один и тот же тип клетки. Это опровергает старую гипотезу о жёсткой связи между происхождением и функцией нейронов.

Параллельно Бастьенна Заремба из Гейдельбергского университета с коллегами сравнила птичий паллиум с мозгами мышей и ящериц. Результат: DVR и неокортекс действительно устроены схожим образом, но состоят из разных типов клеток.

Всё это говорит о конвергентной эволюции — когда природа приходит к одной и той же структуре, но разными путями. Так, осьминоги независимо от млекопитающих развили «глаза-камеры», а птицы, летучие мыши и насекомые — крылья.

«Оказывается, вы можете построить одинаковую нейросеть из разных клеток», — говорит Заремба. Это значит, что для формирования интеллекта нет одного универсального пути, и природа использует гибкие схемы. Но также есть ограничения: внутри позвоночных существует лишь ограниченное число «допустимых» архитектур разума.

Исследователи подчёркивают, что по-настоящему необычные формы разума можно искать за пределами позвоночных. Например, осьминоги — с совершенно иной анатомией мозга — решают головоломки, бегают по дну в поисках укрытий, откручивают крышки банок и даже сбегают из аквариумов. Их мозг устроен не как у птиц и млекопитающих, но всё равно даёт им гибкий интеллект. Единственное общее — нейроны как строительный блок.

Дополнительное исследование, использующее машинное обучение, показало, что у мышей, кур и людей есть общие фрагменты ДНК, влияющие на развитие неокортекса и DVR. Это означает, что в генетике всё-таки есть общий инструментарий. Также была обнаружена схожесть в ингибирующих нейронах — клетках, подавляющих или модулирующих активность других нейронов.

И хотя дебаты между Картеном и Пуэльесом формально не завершены, авторы нового исследования делают дипломатичный вывод: и тот, и другой были по-своему правы. Нейросети могли быть схожими, но появиться по разным причинам и из разных зачатков.

Понимание того, как эволюционирует интеллект, может изменить наш подход к разработке ИИ. Сейчас ИИ создаётся с оглядкой на человеческий мозг. Но, возможно, мы сможем построить систему, которая будет мыслить как птица — иначе, но не менее эффективно.