正如任何鸵鸟都知道的那样，离地起飞需要的不仅仅是翅膀和羽毛。《始祖鸟》是已知最早的鸟类，对其进行的深入研究提供了证据，证明了被认为对飞行至关重要的特定神经机制的存在。
生活在侏罗纪晚期，《始祖鸟》拥有鸟类的羽翼和叉骨，但却有爬行动物的牙齿和长长的骨质尾巴。当古生物学家在1861年发现第一块化石时，一些人将其吹捧为当时刚提出的进化论的验证。“这是一个过渡形态，”得克萨斯大学奥斯汀分校的蒂莫西·B·罗威评论道，“正如达尔文主义者所预测的那样。”鸟类的起源是早期关于进化讨论的最大战场之一，而这场辩论的部分中心在于《始祖鸟》是否会飞。
之前的研究侧重于空气动力学和羽毛形状，但罗威和他的同事在第一具《始祖鸟》骨骼的头骨中寻找鸟类特征，这具骨骼有1.47亿年的历史。他们拍摄了1300张英寸长的头部X射线图像，通过计算机断层扫描（CT）创建了颅腔的三维重建。今天发表在《自然》杂志上的结果表明，这种原始鸟类的大脑体积为1.6毫升，小于同等大小的现代鸟类，但大于爬行动物。《始祖鸟》扩大的视觉中心和内耳道与会飞的鸟类非常相似。作者认为，这些大脑结构暗示的强大视觉和平衡能力是飞行所必需的属性。
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俄亥俄大学的劳伦斯·M·威特默认为，传统观点认为“《始祖鸟》可以飞到空中，但可能不是一个非常好的飞行者。”在随附的评论中，威特默指出，这些新的CT扫描结果与被称为翼龙的爬行动物的扫描结果之间存在相似之处，翼龙在第一只鸟类出现在地球上之前近1亿年前就开始飞行。“我们过去认为羽毛造就了鸟类，”罗威评论道，但这些古代飞行员的头骨表明，“你必须安装一台大型计算机才能飞行。”--迈克尔·希尔伯