Ученые выяснили, почему птицы с маленьким мозгом могут быть очень умными

Ключ к разгадке заключается в «питании» нейронов.

Масса нашего мозга составляет всего около 2% от массы нашего тела, но при этом он потребляет 20–25% всей энергии, которую вырабатывает наш организм. Это делает мозг самым энергозатратным органом нашего тела. Мы и другие млекопитающие смогли позволить себе такой крупный мозг, лишь получив в процессе эволюции средства для снабжения нервных клеток большим количеством глюкозы — одним из самых распространенных источников энергии в живых организмах. У всех млекопитающих энергетический баланс нейронов, вероятно, налагает эволюционные ограничения на размеры мозга.

При этом некоторые птицы ничуть не уступают млекопитающим в когнитивных способностях, хотя их мозг гораздо меньше. Например, мозг умнейших птиц, таких как попугаи и вороны, весит всего 10–20 граммов, в то время как мозг шимпанзе весит около 400 граммов. Исследования 2016 года показали, что интеллект птиц связан с тем, что у них в два-три раза больше нервных клеток на объем мозга, чем у млекопитающих. Их нейроны меньше по размеру и упакованы очень компактно.

Однако оставался открытым вопрос, как столь маленькое животное может позволить себе такое невероятное количество нейронов. Ученые из Рурского университета в Бохуме (Германия) смогли ответить на этот вопрос в статье, опубликованной в журнале Current Biology. Оказалось, что многочисленные нейроны мозга птиц потребляют очень мало энергии.

В ходе исследований ученые анализировали мозг голубей с помощью метода позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Добавляя специальный контрастный радиофармпрепарат, они смогли оценить, сколько глюкозы потребляют нервные клетки мозга голубей в состоянии бодрствования и во время медикаментозного сна. После этого они провели моделирование, чтобы количественно оценить скорость церебрального потребления глюкозы.

К удивлению ученых относительное потребление энергии нейронами птиц оказалось в три раза меньшим, чем у млекопитающих. Таким образом, у птиц есть дополнительные механизмы, которые позволяют им тратить меньше энергии на работу мозга. Частично это может быть связано с более высокой температурой их тела, однако ученые полагают, что существуют и другие, на данный момент неизвестные факторы. Возможно, эволюционная стратегия, позволившая птицам достичь высокого интеллекта, была более оптимальной, чем у млекопитающих.