黑顶山雀不会浪费食物。这些毛茸茸的小鸟，有着超大的脑袋和像豆豆娃一样乌黑的眼睛，总是会储存额外的食物，如浆果、种子和昆虫。这种鸟类中的单只鸟会将剩余的食物储存在森林各处的数千个藏身之处，以便在食物匮乏时使用。
哥伦比亚大学研究这些鸟类神经活动的博士后研究员塞尔曼·切蒂赫说：“当[一只山雀]藏起一颗种子时，它会形成一个关于种子位置的记忆，以便日后使用。”而且这种记忆非常精确：山雀可以精确到厘米地确定它们分散的食物缓存的位置——而且它们还记得它们在哪个地点藏了什么东西。
那么，这些鸟类是如何存储和使用如此多的记忆的呢？在周五发表在《细胞》杂志上的一篇新论文中，切蒂赫和他的团队惊讶地发现，黑顶山雀在隐藏和取回食物时，会激活大脑中独特的条形码状模式。这些神经“条形码”尚未在任何其他物种中观察到，它们可能使鸟类能够存储和检索许多相似的记忆，而不会将它们混淆。
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像哺乳动物一样，山雀和其他鸟类在海马体中形成记忆。这种大脑结构——在食物储存鸟类中相对较大——存储过去地点或事件的快照。这些孤立的片段，被称为情景记忆，可以在以后被访问以回忆某些经历。
关于山雀如何访问情景记忆以找到特定的储藏点，人们知之甚少。切蒂赫和他的团队最初认为，这个过程将与海马体中称为位置细胞的神经元子集有关，位置细胞编码动物的 位置在特定时间并形成认知地图。例如，当一只山雀在将种子存放在某个地点时形成新的记忆时，海马体中更高浓度的位置细胞可能会为该特定位置激活。
为了验证这一点，切蒂赫和他的团队将一群山雀放在一个竞技场中，竞技场有 128 个潜在的食物储存点，这些储存点被活板覆盖。他们通过电动喂食器为山雀提供葵花籽，喂食器只在短时间内打开，鼓励鸟类储存种子以备后用。研究人员为每只山雀配备了极其轻便的头戴设备，用于测量海马体中的神经活动，他们还使用了多个高分辨率摄像机，从多个角度记录每只鸟在隐藏每颗种子时的活动。
该团队预计会发现，当山雀在不同地点储存种子时，它们的位置细胞的激活会有所不同。但位置细胞的活动实际上保持相对稳定。相反，科学家们发现，当鸟类将种子储存在活板下时，稀疏的神经模式会在山雀海马体中大约 7% 的神经元中放电。当山雀返回到特定的种子缓存时，相同的神经模式会重新激活。
该团队将这些模式比作条形码，因为每个条形码都是独一无二的，并且似乎存储了与特定情景记忆相关的信息。“如果你想到超市里的条形码，你可以用一个标签存储大量关于食品项目的信息，比如它的价格、名称以及它在商店中的位置，”切蒂赫说。他认为，山雀的神经条形码的工作方式类似，存储诸如鸟类何时何地储存了特定种子之类的信息。
虽然山雀的每个神经条形码只涉及其海马体中约 7% 的神经元，但激活的神经元特定子集会发生变化。例如，即使当山雀将食物项目藏在紧挨着另一个缓存的地方时，也会激活不同的条形码，该条形码涉及鸟类海马体中不同组的神经元。
研究人员假设，这些独特的条形码为鸟类提供了一种清晰快捷的方式来存储特定事物隐藏位置的互不干扰的记忆。切蒂赫说，如果他们只是使用位置细胞来编码所有这些不同的位置，事情可能会变得混乱。如果没有条形码，区分附近的缓存可能会变得像区分杂货通道中彼此相邻的相似但未标记的物体一样困难。
安大略省西安大略大学研究鸣禽认知和行为的心理学家和生物学家斯科特·麦克道格-沙克尔顿说，研究结果“非常新颖和令人兴奋”。如果其他食物储存鸟类不利用类似的神经条形码来记住它们在哪里储存了特定的种子，他会感到惊讶。“在更广泛的鸟类物种，甚至可能是其他动物中，使用这些条形码作为其他类型重要事件的代表似乎是可能的，”他说。
切蒂赫推测，类似的 hippocampal 神经元过程可能发生在包括人类在内的哺乳动物身上。然而，在其他动物身上观察到这些短暂的条形码模式可能很困难。山雀的藏种子行为使得相对容易确定鸟类何时积极形成新的基于地点的记忆。在其他动物中，很难确定这种情况何时发生。“如果你不知道在哪里以及何时寻找条形码，就很难看到它，”切蒂赫说。“它可能存在于其他生物体中，但尚未被发现。”