Появились ли нейронные связи, поддерживающие интеллект, у позвоночных сразу или независимо у птиц и млекопитающих?
То же самое, но не то же самое
Два новых исследования, проведённых независимыми группами учёных, опирались на один и тот же мощный инструмент для определения типов клеток, известный как секвенирование РНК отдельных клеток.
Этот метод позволяет исследователям сравнивать нейронные цепи, как это сделал Картен, не только во взрослом мозге, но и на протяжении всего эмбрионального развития, как это сделал Пуэльес. Таким образом, они могли увидеть, где клетки начали расти в эмбрионе и где они оказались у взрослого животного — путь развития, который может раскрыть эволюционные пути.
В рамках своего исследования Гарсия-Морено и его команда хотели проследить за развитием мозговых структур. Используя секвенирование РНК и другие методы, они отслеживали клетки в паллиуме цыплят, мышей и гекконов на разных стадиях эмбрионального развития, чтобы определить, когда формируются различные типы нейронов и где они созревают.
Они обнаружили, что зрелые нейронные сети выглядят удивительно одинаково у разных животных, как и отмечали Картен и другие, но устроены они по-разному, как выяснил Пуэльес. Нейронные сети, из которых состоят неокортекс млекопитающих и дорсальная височная кора птиц, развивались в разное время, в разных отрядах и в разных областях мозга.
В то же время Гарсия-Морено сотрудничала с Зарембой и её коллегами из Гейдельбергского университета. Используя секвенирование РНК, они создали «самый полный атлас птичьего паллиума, который у нас есть», — сказал Тошес, написавший статью на эту тему, опубликованную в Science. Сравнивая паллиум птиц с паллиумами ящериц и мышей, они также обнаружили, что неокортекс и дорсальное ядро гипоталамуса построены по схожим принципам.
Однако нейроны, из которых состояли эти нейронные цепи, были разными.
«То, как мы в итоге получили похожую схему, оказалось более гибким, чем я ожидал, — сказал Заремба. — Вы можете создавать одни и те же схемы из разных типов ячеек».
Заремба и её команда также обнаружили, что в паллиуме птиц нейроны, которые начинают развиваться в разных областях, могут превращаться во взрослые нейроны одного и того же типа. Это противоречит предыдущим представлениям, согласно которым в разных областях эмбриона должны формироваться разные типы нейронов.
Существует ограниченное количество степеней свободы, в которых можно создать разумный мозг, по крайней мере, у позвоночных.
У млекопитающих развитие мозга происходит интуитивно понятным образом: клетки в области миндалевидного тела эмбриона в начале развития превращаются во взрослую миндалину. Клетки в области коры головного мозга эмбриона превращаются во взрослую кору. Но у птиц «происходит фантастическая реорганизация переднего мозга», — сказал Гюнтюркюн, — «чего мы не ожидали».
В совокупности эти исследования предоставляют наиболее убедительные доказательства того, что у птиц и млекопитающих независимо друг от друга развились области мозга, отвечающие за сложные когнитивные функции. Они также подтверждают предыдущие исследования лаборатории Тоше, которые показали, что неокортекс млекопитающих развился независимо от рептильного DVR.
Тем не менее, представляется вероятным, что это было какое-то наследство от общего предка. В третьем исследовании, в котором использовалось глубокое обучение, Кемпинк и его соавтор Николай Хекер обнаружили, что мыши, цыплята и люди разделяют некоторые участки ДНК(открывается новая вкладка), которые влияют на развитие неокортекса или DVR, предполагая, что схожие генетические инструменты работают у обоих типов животных. И, как предполагали предыдущие исследования, исследовательские группы обнаружили, что тормозящие нейроны, или те, которые заглушают и модулируют нервные сигналы, были сохранены у птиц и млекопитающих.
Однако результаты исследования не решили до конца спор между Картеном и Пуэльесом. Чьи идеи были ближе к истине? Тоше сказал, что Пуэльес был прав, в то время как Гюнтюркюн считал, что результаты лучше отражают идеи Картена, хотя отчасти и удовлетворяют Пуэльеса. Гарсия-Морено разделил мнения: «Оба они были правы, никто из них не был неправ», — сказал он.
Как развить интеллект
Интеллект не поставляется с инструкцией по применению. Его трудно определить, не существует идеальных шагов на пути к нему, и у него нет оптимального устройства, — сказал Тоше. Инновации могут происходить во всей биологии животного, будь то новые гены и их регуляция или новые типы нейронов, схемы и области мозга. Но подобные инновации могут развиваться независимо друг от друга несколько раз — это явление известно как конвергентная эволюция, и оно наблюдается во всех сферах жизни.
«Одна из причин, по которой мне нравятся эти статьи, заключается в том, что они действительно подчёркивают множество различий, — сказал Брэдли Колквитт, специалист по молекулярной нейробиологии из Калифорнийского университета в Санта-Крузе. — Это позволяет сказать: какие разные нейронные решения нашли эти организмы для решения схожих проблем, связанных с жизнью в сложном мире и адаптацией к быстро меняющейся наземной среде?»
У осьминогов и кальмаров, независимо от млекопитающих, развились глаза, похожие на камеры. Птицы, летучие мыши и насекомые самостоятельно поднялись в небо. Древние люди в Египте и Южной Америке независимо друг от друга построили пирамиды — наиболее эффективную с точки зрения конструкции форму, которая выдержит испытание временем, сказал Гарсия-Морено: «Если они построят башню, она упадёт. Если они построят стену, она не выдержит».
Точно так же «существуют ограниченные степени свободы, в рамках которых можно создать разумный мозг, по крайней мере, у позвоночных», — сказала Тоше. Однако если выйти за пределы царства позвоночных, то можно создать разумный мозг гораздо более странными способами — по крайней мере, с нашей точки зрения.
«Это Дикий Запад», — сказала она. Например, осьминоги «эволюционировали таким образом, что их интеллект полностью независим». Их когнитивные структуры не похожи на наши, за исключением того, что они состоят из одного и того же типа клеток — нейронов. Тем не менее, осьминогов ловили за совершением невероятных поступков, таких как побег из аквариумов, решение головоломок, откручивание крышек банок и использование раковин в качестве щитов.
Было бы интересно выяснить, как осьминоги развили интеллект, используя действительно отличающиеся друг от друга нейронные структуры, — сказал Колквитт. Таким образом, можно было бы определить любые абсолютные ограничения на развитие интеллекта у всех видов животных, а не только у позвоночных.
По словам Зарембы, такие открытия могут в конечном итоге выявить общие черты различных видов интеллекта. Из чего состоит мозг, способный критически мыслить, использовать инструменты или формировать абстрактные идеи? Такое понимание может помочь в поиске внеземного разума — и улучшить наш искусственный интеллект. Например, то, как мы в настоящее время используем знания об эволюции для улучшения ИИ, очень антропоцентрично.
«Мне было бы очень интересно посмотреть, сможем ли мы создать искусственный интеллект с точки зрения птицы», — сказал Кемпинк. “Как думает птица? Можем ли мы имитировать это?”.
Подпишитесь на канал "Жизнь Дурова: ЗОЖ, деньги, ИТ" - все самое главное о здоровье, технологиях и деньгах