تفهم الغربان مفهوم الصفر

تشير دراسة جديدة إلى أن الغربان قد تكون أدمغة طيور ، لكن المخلوقات ذات الريش يمكنها فهم المفهوم التجريدي للغاية للصفر.

تم تطوير مفهوم الصفر ، كما هو مستخدم في نظام الأرقام ، بشكل كامل في المجتمع البشري في حوالي القرن الخامس الميلادي ، أو ربما قبل بضعة قرون ، حسبما ذكرت Live Science سابقًا . على سبيل المثال ، لم تظهر فكرة ضرب 8 في 0 ، أو إضافة 0 إلى 10 ، حتى ذلك الحين. من المحتمل أن يكون مفهوم “لا شيء” أو عدم وجود أي كمية قد ظهر في وقت سابق ، لكن هذا يختلف عن استخدام الصفر كـ “كمية” مميزة في حد ذاته.

قد تبدو هذه الفكرة واضحة ، ولكن بعد مفهوم الصفر كقيمة عددية ، خضع مجال الرياضيات لتحول دراماتيكي.

قال أندرياس نيدر ، أستاذ فسيولوجيا الحيوان في معهد علم الأعصاب بجامعة توبنغن في ألمانيا: “إذا سألت علماء الرياضيات ، فربما يخبرك معظمهم أن اكتشاف الصفر كان إنجازًا مذهلاً”. “الشيء المميز في الصفر هو أنه لا يتناسب مع روتين عد الأشياء الحقيقية ، كما هو الحال مع الأعداد الصحيحة الفعلية.” بعبارة أخرى ، يمكن لأي شخص أن يحصي ثلاث تفاحات موضوعة في سلة – واحدة ، اثنتان ، ثلاثة – ولكن عندما تكون السلة فارغة ، لا يوجد تفاح للعد.

يقول نيدر إن الصفر يمثل ذلك الفراغ ، وغياب التفاح ، و “من الواضح أن ذلك يتطلب تفكيرًا مجردًا للغاية … تفكيرًا منفصلًا عن الواقع التجريبي”. والآن ، من خلال النظر إلى أدمغة الغربان ، اكتشف نيدر وزملاؤه أن الخلايا العصبية للطيور ، أو الخلايا العصبية ، تقوم بترميز “الصفر” كما تفعل مع الأرقام الأخرى. تدعم أنماط نشاط دماغ الطيور أيضًا فكرة أن الصفر يقع قبل الرقم “1” على خط الأعداد العقلي للغربان ، إذا جاز التعبير.

في الدراسة الجديدة ، التي نُشرت في 2 يونيو في مجلة علم الأعصاب ، أجرى الفريق تجارب على اثنين من غربان الجيف الذكر ( كورفوس كورون ) ، حيث جلست الطيور خلالها على مقعد خشبي وتفاعلت مع شاشة الكمبيوتر أمامها. في كل تجربة ، ظهرت شاشة رمادية تحتوي على صفر إلى أربع نقاط سوداء أمام الغربان ؛ تبعت هذه “العينة” صورة “اختبار” تحتوي إما على نفس العدد أو عدد مختلف من النقاط.

تم تدريب الغربان على النقر على الشاشة أو تحريك رؤوسهم إذا كانت الصورتان متطابقتان ، والبقاء ثابتة إذا لم تتطابق.

في دراسة سابقة باستخدام نفس الإعداد ، أظهرت المجموعة أن الغربان تمكنت بنجاح من التعرف على أزواج الصور المتطابقة وغير المتطابقة في حوالي 75٪ من الوقت بعد خضوعها لتدريب مكثف على التجربة ، وفقًا لتقرير نُشر في عام 2015 في مجلة Proceedings of الأكاديمية الوطنية للعلوم . لم تتضمن هذه الدراسة السابقة شاشة فارغة ، تقف عند الصفر ، لكنها أظهرت أن الغربان يمكن أن تميز صورة تحتوي على ثلاث نقاط من شاشة تحتوي على خمس ، على سبيل المثال.

كلما زاد الفرق بين مجموعتي النقاط ، زادت دقة استجابة الطيور ؛ بمعنى آخر ، خلطت الطيور كميات أقرب ، مثل اثنين وثلاثة ، في كثير من الأحيان أكثر من الكميات المتباينة ، مثل واحد وأربعة. قال نيدر لـ Live Science إن هذه الظاهرة تُعرف باسم “تأثير المسافة الرقمية” ، والتي يمكن ملاحظتها أيضًا في القرود والبشر خلال اختبارات مماثلة.

قال نيدر في الدراسة الأحدث ، والتي تضمنت شاشة فارغة ، “ما وجدناه هو أن الغربان ، بعد هذا التدريب ، يمكن أن تميز الصفر عن الأعداد المعدودة الأخرى”. ومع ذلك ، من المهم أن الطيور لا تزال تظهر تأثير المسافة الرقمية في التجارب التي تضمنت الشاشة الفارغة.

وأوضح نيدر أن هذا يعني أن الطيور خلطت الصورة ذات النقاط الصفرية مع الصورة أحادية النقطة في كثير من الأحيان أكثر من الصور ذات نقطتين أو ثلاث أو أربع نقاط. “هذا مؤشر على أنهم يتعاملون مع المجموعة الفارغة ، ليس فقط على أنها” لا شيء “مقابل” شيء “، ولكن في الحقيقة باعتبارها كمية عددية ،” من حيث أنهم يرون أن النقاط الصفرية قريبة من نقطة واحدة. 

لفهم نشاط الدماغ وراء هذه السلوكيات بشكل أفضل ، زرع الفريق أسلاكًا صغيرة مغطاة بالزجاج في أدمغة الطيور لتسجيل النشاط الكهربائي بينما كررت الغربان الاختبارات السلوكية. تجلس الخلايا العصبية المختارة داخل منطقة تعرف باسم طائر الباليوم ، والتي تقع في الجزء الخلفي من دماغ الطائر وتتولى وظائف معرفية عالية المستوى.

ينتمي طائر الطيور إلى منطقة دماغية أكبر تسمى الدماغ البعيد. يمتلك البشر أيضًا دماغًا عن بعدًا ، وتشكل القشرة الدماغية ، الطبقة الخارجية المجعدة للدماغ البشري ، جزءًا واحدًا منه. ولكن على الرغم من أن كلا من الباليوم والقشرة يقعان في الدماغ البعيد ، إلا أن هناك العديد من أوجه التشابه بين الهيكلين. قال نيدر إنه بينما تحتوي القشرة المخية على ست طبقات متميزة من أنسجة المخ ، متصلة بأسلاك متقاطعة ، فإن طائر الطيور لا يحتوي على طبقات ، وبدلاً من ذلك يرتب الخلايا العصبية في مجموعات نووية.

في الدراسة السابقة لعام 2015 ، جمع الفريق أيضًا تسجيلات من الباليوم وقاموا على وجه التحديد بتكبير منطقة رئيسية واحدة ، تُعرف باسم nidopallium caudolaterale (NCL). يتلقى NCL المعلومات الحسية ، بما في ذلك تلك الواردة من العين ، ويعالج تلك البيانات ويرسلها إلى مناطق الدماغ المتعلقة بالوظائف الحركية ، لتنسيق السلوكيات الجسدية. (في الرئيسيات ، تلعب قشرة الفص الجبهي نفس الدور.) الإعلانات

في NCL ، وجد الفريق أن مجموعات فرعية معينة من الخلايا العصبية أصبحت متوحشة عندما ظهرت أعداد محددة من النقاط على الشاشة. سيبدأ البعض في إطلاق النار بسرعة استجابة لنقطتين ، بينما بدأ البعض الآخر في إطلاق النار لأربع نقاط ، على سبيل المثال. ظهرت هذه الخلايا العصبية “مضبوطة” على رقم محدد. ومن المثير للاهتمام ، أنه كلما زادت المسافة بين هذا الرقم المفضل وعدد النقاط التي تظهر على الشاشة ، قل نشاط تلك الخلايا العصبية. المحتوى ذي الصلة

قال نيدر إن هذه الأنماط من نشاط الدماغ ألمحت إلى كيفية إدراك الغربان للقيم العددية فيما يتعلق ببعضها البعض. وقال “إنهم يمثلون بطبيعتهم هذا الجانب الاعتيادي للأرقام ، وهذا الترتيب على طول خط الأعداد ، بحيث يأتي بعد واحد اثنين وبعد اثنين يأتي ثلاثة ، وهكذا دواليك”.

في الدراسة الجديدة ، كرر الفريق هذه التجربة بإضافة الشاشة ذات النقاط الصفرية. إجمالاً ، أخذوا تسجيلات من أكثر من 500 خلية عصبية ، 233 في غراب واحد و 268 في الآخر. كما كان من قبل ، وجدوا أن مجموعات فرعية مختلفة من الخلايا العصبية NCL تضيء استجابة لأعداد مختلفة من النقاط ، ولكن بالإضافة إلى ذلك ، تم إطلاق مجموعة فرعية أخرى استجابة للشاشة الفارغة. أصبحت هذه الخلايا العصبية أقل نشاطًا وأقل نشاطًا كلما ظهرت نقاط أكثر على الشاشة – أو كلما زاد الرقم بعيدًا عن الصفر.

خلص المؤلفون إلى أن الأنماط المرصودة للسلوك ونشاط الدماغ تشير مجتمعة إلى أن الغربان تدرك بالفعل مفهوم الصفر. قال نيدر لـ Live Science إن فائدة هذا الأمر بالنسبة للحيوانات ، إن وجدت ، تظل غير واضحة. في حين أن القدرة على تمييز قطعة واحدة من الفاكهة عن قطعتين يمكن أن تكون مفيدة للبقاء على قيد الحياة ، على سبيل المثال ، “لا أرى ميزة فورية لهذه الحيوانات في فهم لا شيء على أنه كمية” ، قال.  

وقد أظهرت الدراسات السلوكية الأخرى التي قرود المكاك ريسوس و النحل تثبت أيضا فهم صفر. فيما يتعلق بنشاط الدماغ المرتبط بالصفر ، أظهرت دراسات متعددة أن القرود تحمل خلايا عصبية مضبوطة خصيصًا للرقم صفر ، تمامًا مثل الغربان. ومؤخراً ، أظهر نيدر وزملاؤه الشيء نفسه عند البشر ، كما هو موصوف في تقرير عام 2018 في مجلة Neuron .

قال نيدر: “أعتقد أنه من الجنون في البداية أن نسأل عما إذا كانت الحيوانات تفهم الصفر ، لأن الصفر هو رقم مميز للغاية ، ويكاد يكون سحريًا ، لدينا”. ولكن الآن ، تشير الأدلة المتزايدة إلى أن المزيد من الحيوانات قد تفهم مفهوم الصفر أكثر مما أدركه العلماء في الأصل. 

ومع ذلك ، قال نيدر إنه سيتفاجأ إذا تمكنت حيوانات مثل البرمائيات أو الزواحف من إجراء حسابات رياضية تعتمد على فهم الصفر ، لأن قدراتهم التعليمية لا تتطابق مع قدرات الثدييات والطيور. وقال نيدر إنه بالنظر إلى انفصال الطيور والثدييات عن سلفهم المشترك قبل انقراض الديناصورات بوقت طويل ، فإن حقيقة أنهم يتشاركون في القدرات الإدراكية المتداخلة أمر رائع أيضًا.

“هذا هو الجانب الرائع ، من الواضح أن التطور وجد طرقًا تشريحية مختلفة ، بشكل مستقل ، لتزويد تلك الطيور والثدييات بوظائف معرفية عالية المستوى.”

نُشر في الأصل على Live Science.