На какие пространственные сигналы опираются колибри, по-прежнему остается загадкой. Исследования Хили предполагают, что они могут использовать наземные ориентиры как своего рода матрицу для своей ментальной карты, как это делают и птицы, прячущие еду. Но это очень непросто. По словам Хили, в ходе ее наблюдений «окружающая местность была поразительно однообразной (по крайней мере, на человеческий взгляд): ровное пространство, покрытое одинаковой растительностью». Конечно, вокруг были отдаленные ориентиры, такие как высокие деревья и километровые горы, обрамляющие долину и видные из любой ее точки. Но неясно, каким образом птицы могут использовать такие крупные ориентиры для точной локализации таких мелких объектов, как цветок или кормушка.
УЧЕНЫЕ ВЫДВИНУЛИ ПРЕДПОЛОЖЕНИЕ, что почтовые голуби могут создавать похожие ментальные карты, усеянные многочисленными узнаваемыми ориентирами, только в более крупном географическом масштабе. Но до недавнего времени никто не пытался проверить эту идею за пределами лабораторий, пока аспирантка из Цюрихского университета Николь Блазер не провела необычный эксперимент.
Блазер решила доказать, что голуби ориентируются в пространстве не посредством простых, автоматических реакций на внешние сигналы, а скорее с помощью настоящей навигационной карты в своем мозгу, которая позволяет им выбирать нужные пункты назначения и лучшие маршруты к ним.
Если голубь — «летающий робот», то его навигация должна быть относительно простым двухэтапным процессом: сравнить внешний сигнал, например от магнитного поля, в незнакомом месте с аналогичным сигналом в знакомом месте, таком как родная голубятня. И затем двигаться в направлении, которое систематически уменьшает разницу между двумя сигналами. Эта роботизированная «ориентированная на голубятню» стратегия, как называет ее Блазер, предполагает, что птицы запоминают только одно место (окрестности родной голубятни) и возвращаются к нему, ориентируясь на постепенное уменьшение различий в конкретных внешних сигналах между незнакомым местом и домом.
Но как доказать, что у голубей в голове есть ментальная карта со множеством даже очень отдаленных локаций?
Блазер решила предоставить 131 голубю выбор, куда лететь: в домашнюю или в «кормовую» голубятню, в зависимости от того, насколько они голодны. Сначала она приучила голубей к кормовой голубятне. Каждый день она отвозила их туда на машине для регулярных кормлений. (Да, орнитологические исследования могут быть весьма трудоемким делом.) Затем она стала выпускать их из домашней голубятни, постепенно увеличивая расстояние между ней и «столовой» и наоборот, пока птицы не научились легко находить путь между двумя голубятнями.
После обучения она отвезла их в совершенно незнакомое место, которое находилось на равном расстоянии от обеих голубятен в пределах 30 км. Половину голубей она накормила, а половину оставила голодными и выпустила их на волю. Сытые полетели прямиком домой, а голодные направились на кормовую голубятню. Они отклонились от курса, только чтобы преодолеть топографические препятствия — два озера и горный хребет, но правильно скорректировали свое направление. Ни один голодный голубь не полетел домой.
Если бы птицы опирались на роботизированную «ориентированную на голубятню» навигационную систему, говорит Блазер, то сначала они двинулись бы в направлении домашней голубятни и только затем, уже над хорошо знакомой местностью, изменили бы траекторию полета в сторону кормовой.
Однако тот факт, что они сразу же направились к кормовой голубятне, свидетельствует о двух важных вещах: во-первых, это показывает, что птицы способны делать выбор между пунктами назначения в зависимости от мотивации, что само по себе является сложной когнитивной способностью; и, во-вторых, они располагают когнитивной картой, которая позволяет им определять свое местоположение в пространстве относительно по меньшей мере двух известных им мест.
НО ГДЕ В МИНИАТЮРНОМ МОЗГЕ голубей может скрываться такая карта?
Там же, где у нас: в гиппокампе — нейронной сети, которая помогает нам ориентироваться в пространстве. Мы знаем это отчасти благодаря усилиям одного из «толманьяков», нейрофизиолога Джона О’Кифа, получившего в 2014 г. Нобелевскую премию (совместно с Мэй-Бритт Мозер и Эдвардом Мозером) «За открытие клеток, отвечающих за пространственную ориентацию в головном мозге». Отслеживая активность мозга крыс во время бега по лабиринту в далеких 1970-х, О’Киф и психолог Линн Нэйдль заметили, что при прохождении определенных мест в гиппокампе крыс активизировались определенные нейроны. Другими словами, когда крыса блуждала по лабиринту, паттерн возбуждения этих так называемых «клеток места» точно соответствовал зигзагообразному пути грызуна.
Наш гиппокамп представляет собой структуру, по форме напоминающую морского конька, погруженного в медиальную часть височной доли мозга. У птиц гиппокамп расположен на поверхности мозга, как кнопка или маленький гриб. Но и у птиц, и у людей этот кусочек нейронной ткани содержит в себе ментальные карты — а также наши воспоминания. По-видимому, наши воспоминания непосредственно связаны с тем, где мы пережили соответствующие события. Новые исследования показывают, что, когда мы вспоминаем событийную информацию, в нашем гиппокампе активизируются «пространственные нейроны», помогающие нам поместить это событие в пространственно-временной контекст. Вот почему, чтобы вспомнить, куда вы положили ключи от машины, вам нужно мысленно «пройтись по своим следам». Наша событийная и пространственная память идут рука об руку.
У птиц гиппокамп играет ключевую роль в обработке пространственной информации. Больший по размеру гиппокамп обычно означает более развитые способности пространственной ориентации. Так, у запасливых видов птиц гиппокамп фактически в два раза больше, чем можно было бы ожидать исходя из размера их мозга и массы тела. В относительном выражении гиппокамп у гаичек в два раза больше, чем у воробьев.
Колибри — рекордсмены в этом отношении. По сравнению с их размером мозга у них самый большой гиппокамп среди всех видов птиц — в 2–5 раз больше, чем у запасливых и не запасливых певчих птиц, морских птиц и дятлов. У одного довольно крупного вида колибри, известного как длиннохвостый отшельник, при таком же размере мозга, как у американской горихвостки (сетофаги), гиппокамп почти в десять раз больше, чем у последней, благодаря чему эти птицы прекрасно запоминают местоположение (вкупе с содержанием нектара) тысяч цветков имбиря и страстоцвета на своих кормовых угодьях в Венесуэле и Бразилии.
Гнездовые паразиты, такие как медоуказчики и воловьи птицы, также обладают относительно большим гиппокампом по сравнению с представителями тех же семейств, не занимающихся гнездовым паразитизмом. «Это вполне объяснимо, — говорит Луи Лефевр. — Самке медоуказчика нужно найти подходящее гнездо и отложить туда яйца в нужное время. Если она отложит яйца в гнездо, где птенцы начнут вылупляться на следующий день, ее дети будут самыми маленькими и слабыми в выводке и их вытолкнут. Также нельзя откладывать яйца слишком рано, когда хозяйка гнезда еще не готова к высиживанию. Поэтому самке медоуказчика необходимо запомнить местоположение подходящих гнезд и регулярно посещать их, отслеживая ситуацию».
