黑顶山雀具有令人难以置信的能力，可以记住它们在环境中存放食物的位置。 它们也很小，速度很快，而且能飞。

那么对他们的记忆感兴趣的神经科学家究竟如何对他们的大脑进行研究呢？ 哥伦比亚大学 Zuckerman Mind Brain Behavior Institute 的神经科学家 Dmitriy Aronov 博士最近访问了杜克大学，讨论了山雀的记忆以及在实验室中研究野生鸟类的实用性。

与许多其他鸟类一样，黑冠山雀经常将食物储存在树缝等隐蔽处。 这种行为称为缓存，将食物隐藏在几十个地方然后再重新定位的能力代表了令人印象深刻的记忆力。 “这只鸟不会一次又一次地经历这种事件，”阿罗诺夫说。 它必须在缓存食物时立即形成记忆，这是一个依赖于情景记忆的过程。 情景记忆涉及回忆过去的特定经历，而黑顶山雀是“情景记忆的冠军”。

他们不仅要记住缓存食物的位置，还要记住每个藏身处的其他特征，而且在继续前进之前，他们通常只有片刻时间记住所有这些信息。 根据 Aronov 的说法，众所周知，每只鸟类每天可以储存多达 5,000 种食物！ 但是他们是怎么做到的呢？

山雀和人类一样，依靠大脑的海马体形成情景记忆，而储存食物的鸟类的海马体比体型相似但不储存食物的鸟类大得多。 阿罗诺夫和他的团队想要研究神经活动如何代表黑头山雀情景记忆的形成和提取。

第一步：找到一种在实验室环境中研究食物贮藏的创造性方法。 阿罗诺夫实验室的研究生玛丽莎·阿普尔盖特 (Marissa Applegate) 帮助设计了一个“针对山雀人体工程学进行了优化”的缓存区域，阿罗诺夫说。 竞技场包括由不透明襟翼覆盖的裂缝，山雀可以用脚趾或喙打开这些裂缝并将食物存放在里面。阿罗诺夫说，山雀不需要任何特殊训练就可以在竞技场中存放食物。 他们自然地探索裂缝并将多余的食物藏在里面。

一旦一块缓存食物（葵花籽）上的襟翼合上，鸟儿就再也看不到里面了——但每个缝隙的底部都是透明的，从下方对准竞技场的摄像头让科学家们能够准确地看到鸟类缓存的位置 种子。 与此同时，连接到鸟类小脑袋并连接到电缆的微型驱动器可以实时监测它们的大脑活动，精确到单个神经元的规模。

竞技场中缓存站点之一的艺术渲染。 “我实验室的 Arenas 有 64 到 128 个这样的位点，”Aronov 说。

通过一系列实验，Aronov 和他的团队发现“缓存行为对海马活动有深远影响”，一些神经元在缓存期间变得更加活跃，而另一些神经元则受到抑制。 在缓存期间，大约 35% 的活跃神经元在缓存期间始终得到增强或抑制——无论鸟类访问哪个站点。 但剩下的 65% 的差异是特定于站点的：“每个缓存都由海马体中这种过度活动的独特模式表示”，即使两个站点相距仅五厘米，这种模式也适用——对一只鸟来说足够近了 从一个到达另一个。

山雀可以将食物藏在任何地点，以便日后取回。 缓存阶段（当山雀可以在缓存站点存储多余的食物时）和检索阶段（当山雀被放回竞技场并允许检索它们之前缓存的食物时）之间的延迟时间从几分钟到一个小时不等 . 当一只鸟返回储藏室取回食物时，同样的条形码状神经活动模式再次出现在它的大脑中。 这种模式“代表了鸟类生活中的一种特殊经历”，然后在稍后的时间“重新激活”。

阿罗诺夫说，除了储存和取回食物外，鸟类还经常在储存食物之前和之后“检查”储存地点。 当然，一旦鸟儿打开其中一个襟翼，它就可以看到里面是否有食物。 因此，在一只鸟抬起襟翼后测量它的大脑活动，就无法判断它在检查某个地点时大脑活动的任何变化是由于记忆还是仅仅是视觉。 因此，研究人员专门研究了鸟儿第一次接触翻盖时的神经活动——在它有时间打开翻盖并查看里面是什么之前。 事实证明，大脑活动在鸟类真正看到食物之前数百毫秒就开始发生变化，这一发现为记忆提供了强有力的证据。

当山雀检查空缓存时怎么办？ 他们是在犯记忆错误，还是出于他们自己的神秘原因故意检查一个空站点——即使知道它是空的？ 在逐个试验的基础上，不可能知道，但“从统计上讲，我们必须调用记忆来解释他们的行为，”他说。

阿罗诺夫说，缓存的一个瞬间就足以创建一个新的、持久的、特定于站点的模式。 其含义是惊人的。 山雀可以在数千个地点存储数千个瞬间，然后在需要额外食物时随意检索这些记忆。

目前还不清楚检索过程是如何进行的。 从 Aronov 的研究中，我们知道山雀在看到其中一个缓存时（即使它们还没有看到里面的东西）可以重新激活特定于站点的大脑活动模式。 但是，假设一只山雀在一棵特定树的树皮中储存了一颗种子。 它是否需要看到那棵树才能记住它在那里的缓存站点？ 或者它是否可以在森林的另一边处理它的业务，突然决定它渴望种子，然后想象它最近的储藏室的位置而不是实际存在？ 科学家们不确定。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。