當幼鳥發育時，它的身體扭曲以適應蛋殼的限制。鳥的脖子扭曲，使其頭部一側緊貼胸部。在這種姿勢下，鳥的左眼仍然依偎在萌芽的羽毛中——在那裡它接收不到來自外界的光線——而右眼則緊貼蛋殼，透過碳酸鈣的面紗瞥見閃爍的光和影。儘管眼睛的這種不均勻刺激在雛鳥孵化前只持續一兩天，但它似乎對典型的大腦發育至關重要。在黑暗中孵化的鴿子成年後比孵化前暴露在光線下的鴿子更難解決難題。一些研究人員認為，原因是如果大腦的兩個半球錯過了蛋中學習的關鍵視窗期，就無法正確整合資訊。
德國波鴻魯爾大學的瑪蒂娜·曼斯在過去的 20 年裡一直在研究鴿子的大腦。在一項發表在二月份《自然通訊》雜誌上的新研究中，曼斯和她的同事朱莉安·羅姆林專注於 14 只在當地飼養員正常光照條件下飼養的家鴿，以及另外 8 只在實驗室黑暗孵化器中飼養的鴿子。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）
透過各種記憶測試和邏輯謎題，曼斯和羅姆林比較了兩組鳥的問題解決能力。曼斯和羅姆林逐一向每隻鴿子展示裝有彩色水族箱礫石的不同對塑膠杯，其中只有一個杯子藏有一粒玉米。共有四種配對：紅色和藍色、藍色/綠色、綠色/黃色和黃色/紫色。透過反覆試驗，鴿子學會了偏愛每對中的一種顏色，因為那種顏色的礫石總是含有美味的零食。例如，在藍色和綠色礫石之間選擇時，藍色總是正確的答案；綠色礫石與黃色配對時總是含有獎勵，等等。
經過足夠的試驗後，傳統飼養的鴿子推斷出一個最富成果的顏色等級：紅色 > 藍色 > 綠色 > 黃色 > 紫色。例如，藍色始終是正確的選擇，除非它與紅色配對。紫色永遠不是正確的答案。利用這種推斷出的知識，即使在面對從未見過的顏色對（例如藍色和黃色）時，暴露在光線下的鴿子也知道哪個杯子的礫石中含有玉米。相比之下，在黑暗中長大的鴿子從未弄清楚這個等級制度，並且在面對新的顏色對時，也未能做出正確的選擇。
這裡有一個轉折：在所有這些測試中，鴿子都戴著眼罩遮住一隻眼睛，因此鳥類學會用左眼辨別某些配對，而用右眼辨別其他配對。由於左眼主要與右腦半球交流，而右眼主要與鳥類的左腦半球交流，因此兩個半球都專注於不同的視覺資訊。（鳥類的視覺系統（其中視神經完全交叉）與人類視覺系統不同，在人類視覺系統中，每隻眼睛都向兩個大腦半球傳送資訊。）即使鳥類缺乏胼胝體——連線哺乳動物大腦兩個半球的粗大神經組織帶——早期的研究已經證實，鳥類大腦的兩個半部分透過不同的細胞橋樑交換資訊。
在這項新研究中，所有鴿子都用任何一隻眼睛正確區分了熟悉的顏色對，無論它們在學習試驗期間哪隻眼睛被遮蓋——顯然一個大腦半球可以將資訊傳遞給另一個半球。但是，當在黑暗中長大的鴿子遇到全新的配對（例如藍色和黃色）時，它們就束手無策了：即使睜開雙眼，它們也不知道該選擇哪種顏色。曼斯認為，那是因為只有在光線下長大的鴿子才能解決需要同時來自兩個大腦半球的知識的問題。一個半球瞭解到藍色比綠色更好；另一個半球瞭解到綠色比黃色更好。意識到藍色因此比黃色更好，這需要黑暗中長大的鴿子無法調動的兩個半球之間的交流。
“所使用的測試相當難以理解，”澳大利亞新英格蘭大學的萊斯利·羅傑斯承認道，她廣泛研究了鳥類大腦的結構和功能，但未參與這項新研究，“但該研究確實表明，半球間交流取決於孵化前是否暴露在光線下，因此取決於視覺處理的不對稱性。”在她自己的工作中，羅傑斯發現，在雛鳥孵化前一兩天，僅需兩小時的不均勻光刺激就會觸發雛鳥大腦的結構和功能不對稱。儘管鳥類大腦的兩個半部分都處理視覺資訊，但羅傑斯、曼斯和其他一些人已經表明，每個半球都特別擅長某些任務：左半球更擅長辨別任務和注意細微之處，而右半球似乎指導整體視覺注意力。曼斯的新研究中，在黑暗中長大的鴿子可能無法結合左右半球的不同才能來解決它們從未見過的視覺問題。
在人類、其他哺乳動物、鳥類和一些其他脊椎動物中，認知才能在兩個大腦半球之間分配的想法仍然有些爭議。神經科學研究已經非常清楚地表明，沒有所謂的“右腦型人”或“左腦型人”——人腦非常對稱。在許多情況下，兩個半球都為相同的認知能力做出貢獻。而且，如果一個半球受損，另一個半球可以彌補不足。但是，也有大量證據表明，即使兩個半球對諸如言語或建立世界視覺模型之類的認知任務做出同等貢獻，每個半球也可能偏愛該任務的特定方面。就她而言，曼斯希望理清這些問題。她認為，沒有比鳥類大腦更好的模型了。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關發現和塑造我們當今世界的想法的具有影響力的故事的未來。
圖片由瑪蒂娜·曼斯提供