山地山雀研究中显示的自然选择和空间记忆联系
山羊的长期研究发现，具有更好学习和记忆技能的山雀，需要找到许多食物缓存，更有可能在第一个冬天存活下来。
通过自然选择，增强的空间认知和脑力进化，对内华达山脉数百只山地山雀的精心研究发现。利用被动一体化转发器(pIT)标签与配备无线电频率识别的喂食器，内华达大学的科学家Reno跟踪了这些非�：蚰窭嗟奈寡形筒饬垦凹且�。加利福尼亚州特拉基西北的海拔森林。
“这是一个独特的计划，设置在荒野中，因此我们得到了独特的结果，”大学理学院首席研究员兼生物学教授Vladimir pravosudov说。“多年来，我们已经对成千上万的山雀进行了捆绑和标记，并使用定制设计和制造的喂食器观察了他们的空间认知，这些喂食器使我们能够追踪个人学习和记忆的方式。现在我们已经测试了具有更好学习和记忆表现的个人更有可能在冬天生存。“
Ben Sonnenberg，pravosudov实验室的博士生(作为生态学，进化和保护生物学研究生课程的一部分)是主要作者，pravosudov是一位科学论文的相应作者，基于该研究，发表于2月2日。 7在Current Biology期刊上。
“我们正在研究自然选择如何在生活在不同环境中的鸟类产生差异，我们现在有直接证据表明选择是对山雀的空间认知起作用，这需要找到成千上万的先前制作的食物缓存。为了度过冬天，“pravosudov说。”我们的新证据完全支持我们以前的比较研究表明，生活在高海拔严酷的冬季条件下的山雀具有更好的记忆力和更大的海马体，这是一种与记忆有关的大脑结构。我们的新数据显示，这些高海拔鸟类的学习和记忆力更强，是由于强烈的自然选择。“
pravosudov和他的三名研究生团队每周多次访问加利福尼亚州特拉基以北的加州大学伯克利分校Sagehen Creek Field Station附近的野外场地，全年多次，包括一些最严酷的内华达山区冬季天气。野外场地离校园大约40英里，所以在暴风雪期间旅行很慢，然后他们必须使用雪上车辆往最后10英里到达Carpenter山脊附近的高海拔地点，海拔约8,300英尺，经�？┕挠⒊咝卵┑男【�。
“像这些(关于自然选择)的结果使漫长的日子里挖出雪地摩托车，铲雪，并在雪覆盖下编制我们的山雀喂食器，这些天气值得投入两倍，”研究生Sonnenberg说。
四辆雪上车用于将研究人员和装备运送到他们的地点，有时他们必须滑雪才能到达那里，因为他们的车辆无法通过深雪。
他们在高海拔地区的目的地是这项研究的核心，有两个相同的金属框架 - 阵列 - 每个都有八个馈线。通过RFID激活门调节对馈线的访问，并且可以根据雪深度升高和降低馈线阵列。框架悬挂在森林中树木之间的电缆上，海拔达到海拔8,300英尺。两个相似的阵列设置在它们的低海拔研究区域，大约四英里远，海拔低几千英尺。
每只鸟都有自己的pIT标签ID，饲养门可以编程，让普拉沃索多夫和他的团队决定让任何一只鸟。数据，例如每只鸟对每个喂食器的访问次数，它们喂食的时间以及它们与喂食器共用的其他山雀，都会被RFID板自动记录并存储在需要定期检索到的存储卡上。下载数据。
通过为每只鸟只分配一个奖励喂食器，研究人员能够通过记录有多少无奖励或“错误”的喂食器鸟在找到其有益的喂食器之前来测量学习和记忆。随着鸟类的学习，他们预计会停止访问除了有益的喂食器之外的所有人。
“这是一个简单的系统，我们在内部构建它，在我们根据环境进行调整时设计和构建版本很多，”pravosudov说。“我们与俄克拉荷马大学的Eli Bridge博士就RFID设计进行合作。我们的喂料器经过现场测试，需要在元素和其他动物的存活下生存 - 当雪深，并且一直都在看时松鼠 - 谁正在寻找从试验饲养者那里偷鸟种子。在我们弄清楚如何避免它们之前，熊已经摧毁了许多饲养者。“
“我们一生都在追随山雀;我们全面了解情况，”他说。“山地山雀的平均寿命为一年半，但我们最大的山羊是7岁。最高的死亡率发生在少年鸟类的第一个冬季。成年人在第一个冬天存活后的生存能力更高，因为它们是谁有更好的学习和记忆能力，让他们找到他们的食物被缓存的地方。每年有50%的人口在山区环境中死亡;如果他们不记得他们的食物被缓存的地方，他们是不太可能活下来。“
当比较第一年幸存的少年和没有生存的少年时，幸存者的学习和记忆表现更好。研究小组还发现，随着鸟类老化，认知能力保持稳定。
野生食物缓存山地山雀不会迁徙，它们大部分停留在它们从孵化的地方分散后定居的相同地点。在Sagehen森林中，没有鸟类在研究人员的低海拔和高海拔地点之间永久移动，这些海拔相距6英里。
“我们多年来已经捆绑了数千只山雀，我们从未见过任何鸟类在海拔之间永久移动，”教授动物行为和行为生态学的普拉沃索多夫说。“这些鸟类更容易学习，因为它们在一生中都处于一个地方，依赖于食物缓存来度过严酷的冬天。”
索南伯格说：“在内华达山脉中追踪个别山地山雀的能力非常令人兴奋和有益。”“我被UNR和弗拉基米尔的实验室吸引，因为没有其他类似的系统。”
多年来，弗拉基米尔一直怀疑空间记忆正在被自然选择所塑造，能够参与这一重要步骤确认这些想法非常特殊，他说。
“我们的研究结果为野生食物 - 缓存山地山雀的空间认知提供了自然选择的第一个直接证据，”他说。“总的来说，我们的研究结果表明，与环境差异相关的自然选择，如山区高低海拔的冬季条件，可能会产生认知能力的内部特异性差异。我们的证据表明自然选择，而不是其他潜力批评者所说的变量可能是早期比较研究结果不确定的原因，也是这种差异的主要驱动因素。“
最有力的支持证据来自空间学习和记忆表现，因为研究中所有三个比较的结果与自然选择一致：
成年人表现出比一年级青少年更好的空间学习和记忆表现;
最初作为第一年鸟类然后作为成年人进行测试的同一群山雀的表现没有显着差异，换句话说，他们没有根据经验改善认知表现;和
空间认知表现是第一年少年山雀生存的重要预测指标;与死亡的鸟类相比，在第一个冬季生存的鸟类在空间学习和记忆任务中表现出明显更好的表现。
pravosudov在2014年获得了国家科学基金会的资助，以进行这项研究。另外两个NSF拨款，一个授予合作者Eli Bridge，另一个授予Carrie分支，是该项目资金的一部分。
当前生物学科学论文的共同作者是里诺内华达大学的Benjamin Sonnenberg;Carrie分校，里诺内华达大学的前博士生，现在是康奈尔鸟类学实验室的博士后;里诺内华达大学Angela pitera;和俄克拉荷马大学生活调查中的伊利桥。
pravosudov是目前世界上唯一一个在极端环境条件下对野生食物缓存鸟类进行空间学习和记忆系统研究的实验室。
自1999年以来，他一直在加利福尼亚大学戴维斯分校担任博士后，一直在Sierra学习山地山雀。在此之前，他研究了俄罗斯北部北极圈以及北西伯利亚东北部的欧洲食物缓存山雀(与北美山雀相关)。pravosudov的实验室自2015年以来已发表了21篇关于山雀的论文，其中有更多正在准备中。他的好奇心和对更多学习的动力今天仍在继续。
“我们现在已经拥有了我们所有的鸟类的DNA，所以接下来我们正在合作进行基因组学研究以调查学习和记忆变异的基因组基础;也许今年夏天我们将有一篇关于我们使用全基因组的研究结果的论文已知学习和记忆表现的山雀，“他说。
他是美国鸟类学会的成员，认识到他“对鸟类学的杰出和持续贡献”，并且是动物行为学会的一名当选研究员。
