Duvor är inte så fågelhjärniga trots allt. Ny forskning vid University of Iowa visar att duvor kan särskilja de abstrakta begreppen rum och tid - och verkar använda en annan region av hjärnan än människor och primater för att göra det. I experiment, duvor visades på en datorskärm en statisk horisontell linje och var tvungna att bedöma dess längd eller hur lång tid den var synlig för dem. Duvor bedömde längre linor att också ha längre varaktighet och bedömde linor längre i varaktighet för att också vara längre.

Vad det betyder, säger Edward Wasserman, Stuit professor i experimentell psykologi vid institutionen för psykologi och hjärnvetenskap vid UI, är duvor som använder ett gemensamt område i hjärnan för att bedöma rum och tid, vilket tyder på att dessa abstrakta begrepp inte bearbetas separat. Liknande resultat har hittats med människor och andra primater.

Fyndet bidrar till ett växande erkännande i det vetenskapliga samfundet att djurarter av lägre ordning - som fåglar, reptiler, och fiskar – är kapabla till hög nivå, abstrakt beslutsfattande.

"Verkligen, fåglarnas kognitiva skicklighet anses nu vara allt närmare den hos både mänskliga och icke-mänskliga primater, säger Wasserman, som har studerat intelligens hos duvor, kråkor, babianer, och andra djur i mer än fyra decennier. "Dessa fågelnervsystem är kapabla till mycket större prestationer än den nedsättande termen "fågelhjärna" skulle antyda."

Människor kan uppfatta rum och tid, även utan hjälp av uppfinningar som en klocka eller linjal. Den region i hjärnan som hjälper människor att göra dessa abstrakta begrepp mer påtagliga är parietal cortex, del av hjärnbarken och det yttersta lagret av hjärnan. Hjärnbarken är känd för att vara en plats för högre tankeprocesser, inklusive tal och beslutsfattande, och de fyra loberna som utgör den, inklusive parietal cortex, bearbeta olika typer av sensorisk information.

Men duvans hjärna har ingen parietal cortex, eller åtminstone en tillräckligt utvecklad för att vara distinkt. Så, fåglarna måste använda ett annat område av hjärnan för att skilja mellan rum och tid – eller så kanske det finns en gemensam evolutionär mekanism i det centrala nervsystemet som delas av tidiga primater och fåglar.

Wasserman och hans team ville ta reda på det.

De satte duvor genom en serie uppgifter som kallas "gemensam magnitud"-testet. Enkelt uttryckt, fåglarna visades på en datorskärm en horisontell linje antingen 6 cm eller 24 cm lång i antingen 2 sekunder eller 8 sekunder. Om de korrekt rapporterade (genom att hacka en av fyra visuella symboler) längden eller längden på raden, de fick mat.

Testet blev då mer nyanserat. Forskarna introducerade ytterligare linjelängder, sålunda lägga till större variation när det gäller att bedöma om en linje var kort eller lång; de presenterade också linan för duvorna för antingen en kortare eller längre varaktighet.

"Uppgiften tvingar nu duvor att bearbeta tid och rum samtidigt eftersom de inte kan veta i vilken dimension de kommer att testas, " säger Wasserman.

Forskarna fann att längden på linjen påverkade duvornas diskriminering av linjens varaktighet, och linans varaktighet påverkade duvornas diskriminering av linlängd. Detta samspel mellan rum och tid gick parallellt med forskning gjord med människor och apor och avslöjade den gemensamma neurala kodningen av dessa två fysiska dimensioner. Forskare trodde tidigare att parietalbarken var platsen för detta samspel. Dock, eftersom duvor saknar en tydlig parietal cortex, Wassermans fynd tyder på att detta inte alltid är fallet.

Pappret, "Icke-kortikal magnitudkodning av rum och tid av duvor, " publicerades online den 4 december i tidskriften Aktuell biologi .

Benjamin De Corte, en tredjeårs doktorand vid UI:s Iowa Neuroscience Institute och Department of Neurology som hjälpte till att designa och utföra experimenten, säger resultaten visar att duvor bearbetar rum och tid på ett sätt som liknar människor och andra primater.

"Barken är inte unik för att bedöma rum och tid, säger De Corte, som är första författare på tidningen. "Duvorna har andra hjärnsystem som gör att de kan uppfatta dessa dimensioner."

Victor Navarro, en UI doktorand i Wassermans labb, hjälpte till att designa och genomföra experimenten och är en bidragande författare på tidningen.