сколько нейронов в мозге кошки и собаки

Ученые разобрались, кто умнее — кошки или собаки

Кадр из фильма «Кошки против собак» (2001)

У собак в два раза больше, чем у кошек, нейронов в коре головного мозга – области, отвечающей за мышление, планирование и сложное поведение, установили ученые. Результаты работы были опубликованы в журнале Frontiers in Neuroanatomy.

«В этом исследовании мы хотели сравнить разные виды хищников и выяснить, как количество нейронов в их головном мозге соотносится с его размерами», — поясняют исследователи.

Хищнический образ жизни – один из факторов, который, как предполагается, способствует развитию интеллекта животного, пишут авторы работы. Высокий интеллект необходим, чтобы перехитрить добычу.

Один из способов характеристики интеллекта животного – определение коэффициента энцефализации, отношение массы мозга к массе тела животного. Однако, хотя он и позволяет приблизительно оценить развитость интеллекта животного и его можно использовать для выявления тенденций развития и потенциальных возможностей различных видов, он не дает точного представления об интеллектуальных способностях.

Поэтому ученые решили подсчитать количество нейронов в коре головного мозга.

«Я считаю, что общее количество нейронов в головном мозге животного, особенно в коре, определяет все богатство его интеллектуальных способностей и способность предсказывать события исходя из прошлого опыта», — объясняет профессор психологии и биологии Сузана Эркулано-Оузель, одна из авторов исследования.

Ученые сравнили мозг нескольких видов животных — хорьков, мангустов, кошек, собак, гиен, львов и бурых медведей. Как оказалось, у собак в коре головного мозга насчитывается около 530 млн нейронов, в то время как у кошек – лишь 250 млн (для сравнения, в коре человеческого мозга около 16 млрд нейронов). По мнению исследователей, количество нейронов именно в этой области определяет способность животного делать выводы исходя из прошлого опыта.

«Наше открытие говорит о том, что собаки биологически приспособлены к намного более сложным умственным процессам, чем кошки»,

— отмечают авторы работы.

Впрочем, по мнению ученых, кошки наверняка не глупы, просто их труднее изучать. Так, в начале 2017 года японские ученые пришли к выводу, что кошки не глупее собак – они способны запомнить то, что с ними происходит, и при необходимости выуживать из памяти нужную информацию.

Также исследователи выяснили, что количество нейронов в мозге хищников не превышает количество нейронов у травоядных, как они изначально предполагали. Такая гипотеза возникла из предположения, что хищнический образ жизни требует от животного большей сообразительности. Однако количество нейронов у травоядных и хищных животных схожих размеров оказалось примерно одинаковым. Вероятно, в процессе эволюции травоядным приходилось прикладывать не меньшие умственные усилия в поисках безопасного места, где можно спрятаться от хищников.

Наименее интеллектуально одаренными оказались бурые медведи. Хотя их мозг был в 10 раз крупнее кошачьего, в нем было примерно столько же нейронов.

Да и в целом, чем более крупным было животное, тем меньше в его мозге было нейронов – так, у золотистого ретривера их оказалось больше, чем у гиен или львов.

Охота требует больших энергозатрат, особенно для крупных хищников, а промежутки между успешной охотой непредсказуемы. Поэтому крупные хищники, например, львы, отдыхают основную часть времени. Мозг же – наиболее энергозатратный орган, и эти затраты растут пропорционально количеству нейронов.

«Поедание мяса в значительной степени решает проблему обеспечения энергией. Однако очевидно, что хищники вынуждены соблюдать шаткий баланс между размерами тела и работоспособностью мозга»,

Также исследователи оспорили распространенное мнение о том, что одомашнивание поспособствовало оглуплению животных – хорьки, кошки и собаки по количеству нейронов не сильно отличались от своих диких сородичей, мангустов, львов и гиен.

А наиболее «мозговитым» животным исследователи признали енота – несмотря на скромные размеры, количество нейронов в коре его мозга оказалось почти такое же, как у собак. По расчетам исследователей, плотность нейронов в мозге енотов приблизительно такая же, как у приматов.

Источник

У собак (и енотов) наибольшее число нейронов среди хищных

Любителям кошек это, конечно, не понравится: недавнее исследование показало, что у кошек в коре головного мозга нет и половины того количества нейронов, какое есть у собак. Поскольку речь идёт о части мозга, делающей познание интегральным и гибким, выходит, что собачьи познавательные способности лучше кошачьих. Эти данные получены группой исследователей под руководством Сюзаны Геркулано-Хаузел (Suzana Herculano-Houzel).

Многие дрессировщики и владельцы животных согласны с тем, что у собак более сложное поведение и более высокая способность решать проблемы, чем у кошек. Однако подкрепить данное наблюдение систематическим и точным доказательством весьма затруднительно. Дело в том, что подсчитать, сколько в мозге нейронов (путём превращения их в «суп» по методу, разработанному Геркулано-Хаузел) гораздо проще, чем выразить числами поведение и познание, чтобы затем, используя эти числа, провести сравнение животных различных видов.

Тем не менее, количество нейронов в коре головного мозга даёт для такого сравнения немало ценной информации. По этому показателю у человека безусловное лидерство, хотя по объёму кортекса он далеко не чемпион: например, у африканского слона кортекс вдвое больше, чем у человека, но содержит лишь треть человеческого количества нейронов (5,6 миллиарда против 16 миллиардов). Второе место по количеству нейронов в коре головного мозга сейчас присуждают гориллам и орангутангам (8—9 миллиардов нейронов), а третье место занимают шимпанзе (6—7 миллиардов нейронов).

Несовпадение кортекса, содержащего наибольшее количество нейронов, и кортекса, имеющего наибольший объём, связано, насколько нам известно, с появлением в классе млекопитающих отряда приматов (включая нас самих). В то время как у ранних млекопитающих эволюционное увеличение количества кортикальных нейронов, по-видимому, неуклонно вело к увеличению объёма кортекса, приматы принесли с собой ряд новшеств — таких, как ногти вместо когтей, бинокулярное зрение и рост количества кортикальных нейронов без увеличения объёма кортекса. В результате, приобретая в ходе эволюции дополнительные кортикальные нейроны, головной мозг неприматов стал увеличиваться в размерах намного быстрее, чем мозг приматов.

Группа Геркулано-Хаузел в своей последней работе, опубликованной в журнале Frontiers in Neuroanatomy, добавила в растущий список животных, головной мозг которых для подсчёта нейронов был превращён в «суп», восемь видов хищных. Простейший прогноз был такой: добавленные виды — хорёк, полосатый мангуст, кошка, енот, собака, гиена, лев и бурый медведь — имеют мозги, которые можно измерять, используя обычную для неприматов шкалу. С другой стороны, для крупных хищных, таких как львы, характерна охота на крупных копытных, и она способна сформировать у хищника мощную когнитивную потребность быть хитрее потенциальной жертвы, чтобы той не удалось скрыться от него на своих более длинных ногах. В свою очередь, у кошек и собак, одомашненных тысячи лет назад, пропорция головной мозг — тело нередко менялась в сторону уменьшения величины мозга для данной величины тела (или укрупнения тела для данной величины мозга). Отразилось ли всё это на количестве кортикальных нейронов?

Работа, проведённая под руководством Деборы Жардим-Месседер (Débora Jardim-Messeder) в рамках её магистерской диссертации, показала, что по числу нейронов, содержащихся в данной массе головного мозга, большинство исследованных хищных, включая одомашненных кошек и собак, сопоставимо с другими видами неприматов. Как и ожидалось, не только объём головного мозга, но и количество содержащихся в нём нейронов у кошек меньше, чем у собак: в кошачьем кортексе авторы исследования обнаружили около 250 миллионов нейронов — весьма скудное количество по сравнению с 430 миллионами нейронов маленькой собачки и более чем 620 миллионами нейронов золотистого ретривера. Поскольку как у маленьких, так и у больших собак сохраняется соотношение между объёмом кортекса и количеством нейронов, свойственное всем млекопитающим-неприматам, похоже, что к головному мозгу огромного множества разнокалиберных собак, которое появилось вследствие приручения и искусственного отбора, следует применять ту же мерку, что и к любым другим видам неприматов.

Однако это совершенно не годится для енота, ставшего одним из двух исключений, зафиксированных в ходе исследования. Несмотря на головной мозг кошачьего размера, у двух диких енотов оказалось собачье количество кортикальных нейронов: около 400 миллионов. Такое количество нейронов в таком маленьком кортексе вынуждает ставить енотов на один уровень с приматами. Было время, когда расчётливых и хитрых животных в характерных масках, пока не причислили их к хищным, и впрямь классифицировали как обезьян. Енотов для исследования кортекса предоставила профессор Келли Ламберт (Kelly Lambert), поведенческий нейробиолог из Университета Ричмонда (University of Richmond), штат Вирджиния. Её давно поражает поведение этих животных, и ей было приятно узнать, что у них так много кортикальных нейронов. Однако в своей лаборатории Ламберт изучает не енотов, а крыс. Её спросили: почему? Ведь еноты, как ни крути, такие умные! «Потому что мою лабораторию пришлось бы сделать максимально безопасной, чтобы удерживать этих пройдох взаперти!» — ответила Ламберт.

Для бурого медведя исходную гипотезу скорректировали в противоположном направлении, ибо в его головном мозге нейронов оказалось гораздо меньше, чем ожидалось. Хотя масса медвежьего мозга 315 граммов, что почти в 10 раз больше, чем у кошки или енота, этот самый крупный среди исследованных мозгов представителей отряда Хищные содержит всего лишь около 250 миллионов кортикальных нейронов, то есть столько же, сколько у кошки, и почти вдвое меньше, чем у енота. Весьма сомнительно, что исследованный медвежий мозг был аномальным, ибо в нём (как, между прочим, и в случае с енотом) отсутствовали следы какого-либо заболевания и имелось ровно столько клеток-ненейронов, сколько и рассчитывали найти в мозге млекопитающего такой величины.

Исследователи предполагают, что огромное тело бурого медведя несовместимо с большим количеством кортикальных нейронов. Поскольку это всеядный зверь, в 1 грамме его пищи содержится меньше калорий, чем в пище других крупных, но питающихся только мясом животных. К тому же медведь массивней других хищных: тот, которого исследовали, имел массу 350 кг, тогда как исследованная львица — 180 кг. Поскольку диета бурого медведя недостаточна для того, чтобы постоянно поддерживать активность мозга и всего тела, это животное в течение примерно шести месяцев в году пребывает в спячке, что позволяет резко сократить расход энергии в зимнее время. Авторы выдвинули гипотезу, согласно которой кортекс бурого медведя достигает максимального размера, а затем теряет значительную часть кортикальных нейронов ввиду недостатка энергии для поддержания их активности.

Лев, второй по величине представитель хищных из тех, что подверглись исследованию, демонстрирует сходную тенденцию. Исследованная львица была в 9 раз массивней золотистого ретривера и имела мозг, размеры которого вдвое превосходили размеры мозга этой собаки, однако в её кортексе оказалось лишь около 500 миллионов нейронов — меньше, чем у золотистого ретривера (и чуть больше, чем у одного из енотов). Согласно гипотезе ведущего исследователя профессора Геркулано-Хаузел, скудное количество нейронов в львином кортексе при его внушительном объёме объясняется той же проблемой, с какой приходится иметь дело и другим крупным плотоядным, питающимся только мясом: при беге они расходуют столько энергии, что их мозг считает достойной внимания лишь такую охоту, которая сулит большую добычу, однако при этом потенциальные жертвы, имея длинные ноги, стремительно убегают, делая охоту дорогостоящим и рискованным предприятием. «Их чествуют как царей и цариц джунглей, но всё это величество, похоже, зиждется на чрезвычайно высоких затратах энергии. Нужно сосать лапу, чтобы быть крупным плотоядным», — говорит Геркулано-Хаузел.

В настоящее время она и её группа разрабатывают новый подход к оценке потребления энергии головным мозгом животных разных видов — такой, который не требует привлекать живых животных к лабораторным исследованиям.

Источник

Нейробиологи выяснили, кто умнее: кошки или собаки

Ученые из Института исследований мозга (Германия) провели любопытное исследование коры головного мозга у домашних животных. Оно доказывает, что кошки умнее собак.

Чем больше количество нейронов в области мозга, отвечающей за мышление, тем сообразительнее животное, решили тогда исследователи. Но если следовать этой версии, то кошки оказываются глупее даже верблюдов и слонов.

Последнее исследование немецких ученых основано не на размере мозга и количестве нейронов, а на таком показателе, как плотность нейронов на квадратный миллиметр коры головного мозга. Выяснилось, что у кошек он значительно превосходит показатель других четвероногих, в том числе собак.

Проведенные эксперименты подтвердили эту теорию. Ученые из Университета Лаваля (Канада) установили, что у кошек в три раза лучше, чем у собак, кратковременная память, кошки точнее запоминают всякого рода последовательности и умеют лучше собак анализировать ситуацию. Если припомнить, как кошки хорошо охотятся, то это также служит доказательством их большего ума.

Источник

Умные они, ёшкин кот! В споре об интеллекте домашних животных поставлена точка

По мнению исследователей, стоит оценить не только количество или плотность нейронов, но и, собственно, сами результаты их деятельности — способности, необходимые для выживания.

Если животное крайне трудно дрессировать, это признак глупости или, наоборот, независимого ума? Казалось бы, ответ очевиден. И тем не менее сторонники той или иной версии — «как кошка с собакой». Что говорит наука?

В 2017 году мозг двух домашних животных сравнила международная команда исследователей из университетов Рио-де-Жанейро, Ричмонда, Стокгольма и других исследовательских центров.

И полученные ими данные мир встретил радостным лаем и вилянием хвостов: собаки оказались просто поразительными существами по количеству нейронов в их мозге. Нервных клеток оказалось в общей сложности более двух миллиардов. А в коре больших полушарий — целых 500 с лишним тысяч. Что интересно, это примерно столько же, сколько у львов (это при их-то габаритах!). Кошки по этим показателям в явном проигрыше: миллиард нейронов в целом и 250 тысяч в кортексе, то есть в коре.

Собаки слушаются только человекоподобных роботов — видео

Надо сказать, при оценке развития мозга свою роль играет соотношение его массы и общего веса тела. Соответственно, чем выше этот показатель, тем больше у животного «мозгов». В этом смысле, конечно, результаты могут разительно отличаться, учитывая огромные внешние отличия собак разных пород. В вышеупомянутом исследовании за основу брали вес кошки на уровне 4,5 килограмма и вес собаки — 19,7 килограмма. Масса их мозга при этом — 34 и 86 граммов соответственно. Так вот, если считать эти числа, то получается, что у кошки мозг составляет 0,76% массы тела, а у собаки несколько меньше — 0,44%. Повторимся, это очень усреднённые показатели. Например, по подсчётам других специалистов, у особо крупных собак коэффициент составит и вовсе 0,2%, а вот у небольших вроде чихуа-хуа — вплоть до 2,9%.

Есть и более сложный способ оценки «мозговитости». Он основан на том, что наука определила некий ожидаемый вес мозга при том или ином весе тела. И реальные измерения с этими ожиданиями не всегда совпадают. Эта разница называется коэффициентом энцефализации. Если он равен единице, это значит, что масса мозга точно соответствует прогнозам. Именно так обстоит дело у кошки. А вот у собаки оказалось 1,2, то есть её мозг чуть тяжелее, чем можно было бы предполагать.

И тем не менее количество нейронов или весомый мозг всё же не гарантируют острый ум, подчёркивают учёные. К примеру, есть ещё одна немаловажная вещь: концентрация клеток в каждом миллиграмме мозга, особенно в некоторых его областях. Так вот, выясняется, что практически везде (кроме разве что мозжечка) кошачьи нейроны сконцентрированы заметно плотнее. Особенно показательна ситуация с гиппокампом: девять тысяч нейронов на миллиграмм у кошек против четырёх тысяч у собак. Как известно, гиппокамп в том числе формирует долговременную память, фильтрует информацию (что надо запомнить, а что можно забыть) и отвечает за ориентацию в пространстве. Заметна и разница в коре больших полушарий: у Матроскина десять тысяч нейронов, у Шарика только восемь тысяч.

Мыши рассказали о далёком прошлом кошек

О том же заявила и исследователь из Университета Бремена Урсула Дике в научной статье, опубликованной в 2016 году. Она тоже указала на высокий кошачий NPD — neuronal packing density («плотность упаковки нейронов»). Более того, в этой работе приводятся совершенно другие данные по количеству нервных клеток в коре головного мозга: у кошек 300 тысяч, у собак лишь 160 тысяч.

Мозг — вселенная из 11 измерений. Невероятное открытие нейрофизиологов

Попытаемся сопоставить кратковременную память двух животных, то есть их способность проанализировать и использовать только что увиденное, услышанное и так далее. Согласно исследованию, проведённому учёными в 2015 году, собаки помнят о показанном им объекте около двух минут. Что касается кошек, то эксперименты канадского Университета Альберта в 2007 году показали заметно более высокий результат: кошкам пришлось перешагивать через небольшое препятствие на пути к миске с едой, а пока они ели, эту помеху у них из-под лап незаметно убирали. Спустя десять минут сытые усатые шагали вперёд и при этом поднимали задние лапы, чтобы не споткнуться, хотя в этом уже не было необходимости. А в Университете Калифорнии в Беркли нашли ещё более внимательных котов: они и через 15 минут вспомнили, в каких мисках был обед. Впрочем, в 2005 году во время испытаний кошки уже через 30 секунд плохо помнили, где был объект, особенно если они видели, что он куда-то скрылся. Некоторые учёные, правда, объясняют это очень просто: кошки — это охотники, а если «мышка» убежала, то через 30 секунд уже ловить нечего.

И кстати об охоте. Учёные из Швеции и Швейцарии изучили окаменелости костей древних предков собак и кошек, населявших Северную Америку. Они пытались выяснить, почему вымерли десятки видов доисторических псов. Их вывод такой: в части случаев дело было в изменениях климата, но около сорока видов просто не выдержали конкуренции с кошачьими, которые проникли на континент из Азии.

Итак, на сегодняшний день научные доводы в пользу кошек, похоже, перевешивают собрание данных об уме собак. Впрочем, большинству людей все эти аргументы не нужны: если в доме кошка, у гостей нет никаких сомнений насчёт того, кто здесь кем манипулирует.

Источник

Битва умов: учёные впервые подсчитали число нейронов в мозге кошек и собак

Любители домашних животных не устают спорить, кто же всё-таки милее, общительнее и умнее – кошки или собаки. Насчёт «милее» дискуссии, конечно, не прекратятся, а вот об интеллекте животных учёные узнали кое-что новое. И, кстати, не ограничились лишь домашними питомцами.

Любители домашних животных не устают спорить о том, кто же всё-таки милее, общительнее и умнее – кошки или собаки. В пользу последних набирается много аргументов: собаки отличаются тем, что прекрасно понимают людей, распознают человеческую мимику и даже готовы разделить с хозяином его страхи.

Кошки же всегда считались существами более независимыми, но это не умаляет их достоинств. Например, доказано, что эти животные тоже любят общаться с людьми, а для психики детей они, вопреки расхожим мнениям, безвредны.

Несмотря на все эти данные, ответить на вопрос, кто же всё-таки умнее, довольно сложно из-за абстрактной природы интеллекта. И тем не менее учёные из Университета Вандербильта (США) решили разобраться в тонких материях.

В ходе новой работы они провели количественную оценку нейронов в мозговой коре кошек и собак. Клетки серого вещества, как поясняют учёные, связаны с мышлением, планированием и сложными поведенческими навыками – всё это признаки интеллекта.

Авторы работы подсчитали количество кортикальных нейронов (относящийся к коре больших полушарий головного мозга) кошек и собак, а также некоторых других животных. Оказалось, что у собак этих клеток намного больше.

Но не стоит забывать, что количество нейронов в мозге связано с размером этого органа, так что, в принципе, результаты были предсказуемы. Другое дело, что подсчётом нейронов в мозгах животных ранее никто не занимался.

Автор нового метода Сузана Геркулано-Оузель (Suzana Herculano-Houzel) отмечает, что у собак её команда насчитала 530 миллионов кортикальных нейронов, а у кошек – около 250 миллионов (для сравнения: у людей это число в среднем оставляет 16 миллиардов).

«Я полагаю, что число нейронов в мозге животного, и в особенности в коре головного мозга, определяет богатство его внутреннего психического мира. Собаки обладают способностью к гораздо более сложной деятельности, чем кошки. И теперь у нас есть данные, которые могут стать аргументом в спорах о том, кто же умнее», — рассказывает Геркулано-Оузель (кстати, убеждённый собачник).

Для чистоты эксперимента она вместе с коллегами изучила, как уже упоминалось, мозг других животных. Среди них были как домашние, так и дикие особи разных размеров – хорёк, мангуст, енот, гиена, лев и бурый медведь.

Исследователи ожидали, что в коре мозга плотоядных животных окажется больше нейронов по сравнению с животными, которые чаще становятся их жертвами. Это связано с тем, что охота требуют больших когнитивных способностей (разработка стратегии, планирование).

Но на деле всё оказалось иначе. Соотношение нейронов с размером мозга у хищников и травоядных животных было примерно одинаковым. Вероятно, это связано с тем, что последним тоже приходится «напрягать мозги», чтобы не стать лёгкой добычей, считают учёные.

Любопытно, что у самых крупных животных соотношение нейронов с объёмом мозга оказалось самым низким. Так, мозг золотистого ретривера имеет больше нейронов, чем мозг гиены или льва, хотя по размеру мозг последних примерно в три раза больше. А у медведя нейронов столько же, сколько у кошки, в то время как его мозг превосходит по размеру кошачий в десять раз.

Эта особенность объясняется тем, что мозг – самый главный потребитель калорий в организме: питать его нужно непрерывно, а его запросы прямо пропорциональны числу нейронов. Охота также требует много энергии, однако она не всегда заканчивается успешно. Иными словами, хищники не могут быть уверенными, что их ждёт сытный обед, поэтому они приспособились большую часть времени отдыхать (спать, переваривать добычу). Их организму полученных калорий вполне достаточно, а вот мозгу при большом количестве нейронов – нет. Поэтому эволюция «снизила» число нейронов в мозге крупных хищников.

Кстати, логично было бы предположить, что домашние животные, которые живут беззаботной жизнью и не беспокоятся о поисках еды, должны иметь меньшее количество нейронов. Но это оказалось не так. Соотношение нейронов у хорька, кошки и собаки ненамного отличаются от показателей их диких родственников – мангустов, енотов, гиен и львов.

А еноты, между прочим, удивили ещё и тем, что при размере мозга как у кошки имеют почти такое же число нейронов, как собаки. Кажется, их недооценивали, говорят авторы.

По их мнению, главный вывод исследования, опубликованного в издании Frontiers in Neuroanatomy, заключается в том, как мало нам ещё известно об интеллекте животных. Многие гипотезы на поверку оказываются ошибочными, а некоторые виды преподносят биологам всё новые сюрпризы.

Кстати, ранее мы рассказывали о пользе кошек и собак. Оказывается, домашние питомцы защищают детей от ожирения и от различных инфекций.

Источник