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第五节生物学习认知行为研究的新进展

发布人:  发布时间:2026年10月08日 14:52:02  浏览量:

第五节生物学习认知行为研究的新进展

一、哺乳动物学习认知行为研究的新成果

(一)探索陆生哺乳动物学习认知行为的新信息

1.研究灵长目人科动物学习行为的新发现

野生黑猩猩使用工具或是通过社会学习获得的。[129] 2022年1月,瑞士苏黎世大学生物学家凯瑟琳·库普斯及其同事组成的一个研究小组,在《自然·人类行为》发表论文称,他们通过一项长期研究发现,给一组野生黑猩猩提供石制工具,它们不会用其开坚果,即使它们相邻的另一独立社群会用工具砸开坚果。这说明,使用工具对野生黑猩猩来说并不容易学会,可能意味着此类行为是通过社会学习获得的。

该论文指出,人类通过观察彼此学会使用工具和其他技能。通过这种形式的社会学习,人类文化变得越来越复杂。但关于这种累积文化是否人类所特有,争议始终未息。过去圈养猿类的实验发现,它们不经教授就会开始使用工具,但圈养猿类能观察人类使用工具,或许是从这些人那里学到了这些行为。

该研究小组在一个长期田野实验中,为几内亚的一个野生黑猩猩社群,提供了其邻近黑猩猩社群所用的工具。他们还给这些黑猩猩提供了坚果,并使用红外相机拍摄结果。他们观察到黑猩猩起初对工具很感兴趣,但没有用它们开坚果,并在数月里逐渐丧失兴趣,而仅6公里之外,几内亚另一个独立黑猩猩社群则是使用工具开坚果的。

论文作者表示,这项研究发现,为黑猩猩文化的性质提供了进一步见解。黑猩猩开坚果被认为是一种文化性行为,仅在特定黑猩猩社群中实行。这些实验表明,即使得到工具,其他黑猩猩也不能轻易学习到这部分黑猩猩文化。他们认为,黑猩猩的文化与人类文化非常相似,可能也是从社会群体成员那里学习而发展起来的。

2.研究食肉目猫科动物认知识别行为的新发现

猫咪或能记住自己朋友的名字。[130] 2022年5月,一个由日本动物学家组成的研究团队,在《科学报告》杂志发表论文称,他们的一项新研究表明,家猫或许能记住自己朋友的名字。此前他们已经证实,家猫可以识别出自己的名字。

在这项研究中,研究人员对48只猫开展了调查,考察它们是否记得与之“同居”的同伴的名字。其中29只猫来自日本的猫咖啡馆,咖啡馆的顾客可以在那里自由地与小猫玩耍;另外19只猫来自私人家庭,每家都喂养了三只或三只以上的猫。

在试验中,研究人员为每只猫播放了一段录音,这些录音记录了猫主人连续几次呼唤另一只“同居”猫的名字。在第四次呼唤后,研究人员向参与的猫展示了一幅笔记本电脑显示器上的照片。随后研究人员开展了四次试验,在其中两个试验中,照片中显示的是被主人呼唤的猫的脸(“相称”);而在其余试验中,照片显示的是与主人呼唤的猫不同的“同居”猫的脸(“不相称”)。

研究人员发现,当屏幕上出现“不相称”的猫的图片时,家猫(不是咖啡馆猫)盯着显示器的时间会更长,这表明这些猫发现了同伴的名字和脸不一致的问题。

研究人员在论文中写道:“我们证明,猫在听到特定同伴的名字时,脸上会出现特定的神情。这项研究提供的证据表明,猫在没有经过明确训练的情况下,会将同伴的名字和相应的脸联系起来。”

研究人员在论文中继续写道,在“不相称”情况下,咖啡馆猫对显示器的关注更少,总体上对试验的关注程度也不如家猫。这表明,与家猫相比,咖啡馆猫对同伴的熟悉程度更低,它们可能更少听到其他同伴的名字。相较之下,家猫更容易听到同伴的名字被更频繁地呼唤,尤其在喂食期间,这可能会给家猫更多机会和更大动力,将同伴猫的名字和它的脸联系起来。

3.研究食肉目犬科动物学习认知行为的新进展

⑴发现小狗有社会技能的学习能力。[131]2018年7月17日,匈牙利布达佩斯罗兰大学的克劳迪娅·富加扎及同事组成的一个研究小组,在《科学报告》上发表论文称,他们研究表明,8周大的小狗具备一定的社会学习技能,它们能够通过观察同类以及人类来学习。

研究小组以48只不同品种的8周大的小狗为研究对象,分别让一名人类、一只陌生的成年狗和狗妈妈,在小狗面前演示打开箱子,获取里面的食物奖励。然后,观察小狗在这三种情况下学习开箱的能力,是否存在差异。

结果发现,无论是人还是狗做演示,小狗都能学会完成这一任务。如果1个小时后再次进行测试,可以发现小狗和成年狗一样可以保留已获取信息的记忆。出乎意料的是,小狗更倾向于向陌生的狗而非狗妈妈学习。研究人员认为,这可能是因为小狗观察陌生狗的演示时间比狗妈妈长,其观察陌生狗用时约为44秒,而观察狗妈妈只有30秒。

过去的研究已经证明,年纪较大的狗有社会学习技能。研究人员认为,此次研究表明,小狗也许具备与年纪较大的狗类似的社会技能学习能力。他们表示,未来开展更进一步的研究时,以不同发育阶段的狗为研究对象,或能进一步阐明狗类社会学习技能背后的机制。

⑵发现狗能明白单词代表的物体。[132]2024年3月22日,匈牙利罗兰大学行为学系玛丽安娜·博罗什主持的一个研究团队,在《当代生物学》杂志上发表论文称,他们在研究过程中出人意料地发现,狗通常也知道某些词“代表”某些物品。当狗听到这些词时,其大脑活动记录显示,这些词激活了脑内与之匹配的心理表征。

为了探索狗是否把单词理解为物体名称,该研究团队对狗展开了一项测试实验。他们选择了边境牧羊犬、玩具贵宾犬和拉布拉多犬等来自不同品种的18只狗。在这项测试中,狗的主人为每只狗挑选五种熟悉的物品。主人说出一个物体的名称,然后向狗展示对应的物体或不同的物体。

研究人员通过脑电图监测每只狗的脑电波,看看当狗的主人说“球”,但显示出一根棍子时,与单词和物体相同时相比,狗的反应是否有差异。博罗什说:“这个想法是,如果狗理解单词的含义,它们的大脑反应会因匹配和不匹配物体的表现而不同。”

研究人员发现,当物体与单词不匹配时,脑电图信号会有所不同,而且对个别狗熟悉的单词的影响更强烈。这与在人类身上看到的结果相似,表明狗明白某些单词代表某些物体。

研究人员说,像人类一样,狗可能普遍具备以指称方式理解词语的能力。这一发现,可能会重塑科学家对人类使用和理解语言方式的独特性看法。这对优化语言进化理论和模型,具有重要意义。

(二)探索海洋哺乳动物学习行为的新信息

1.研究抹香鲸学习行为的新进展

发现抹香鲸通过学习群体同伴发声形成方言。[133] 2015年9月8日,加拿大哈利法克斯的戴尔豪斯大学,科学家马里西奥·康托领导的一个研究小组,在《自然·通讯》杂志上发表论文称,他们完成的一则动物学新研究显示,抹香鲸通过学习群体同伴发声,发展出不同群体的不同方言。这项研究显示,人类可以形成不同文化,这在复杂的动物社会中也会出现。

与人类社会一样,抹香鲸生活在多层结构的群体当中。它们喜欢群居,以家庭为单位的个体,聚集在一起形成大家族,并以长期稳定的雌鲸群构成社会的核心单位。每个大家族,都可以通过它们声音中的“咔嗒”声模式的相似程度区分出来。但是对人类来说,一直都没有弄清楚在海洋当中,不同的抹香鲸群体之间并没有物理隔离,何以会出现不同的家族。

研究人员说,此次他们调查了加拉帕戈斯群岛附近生活的抹香鲸,并使用了这个鲸类群体,在18年中的社会互动和发声情况的数据记录,用以研究不同的发声群体是如何形成的。通过使用个体为本模型,研究人员模拟不同抹香鲸个体之间的互动。他们的结果显示,这些不同群体最有可能的出现方式,是因为抹香鲸会“学习”那些和它们行为类似群体同伴的发声方式。

在调查中,研究小组还发现了一些矛盾的现象:鲸类发声结构的基因遗传,或者是群体中随机固定下来的呼叫类型,无法解释研究人员在野外观察到的一些模式。这表示,不同群体中的信息流——以交流信号为例,可能是导致鲸类不同家族出现的原因,这也有助于保持这一种群家族内的凝聚力。

2.研究座头鲸学习行为的新进展

分析座头鲸爱唱新歌的学习行为。[134]2018年11月,澳大利亚一个由海洋生物学家组成的研究小组,在《英国皇家学会学报b》上发表论文称,在一个种群中,所有雄性座头鲸都唱着同样的歌,但它们似乎也能学到一些新的东西,就像人类一样。例如,澳大利亚东部种群的雄性座头鲸,每隔几年就会在共享的觅食地或迁徙过程中,从西澳大利亚种群那里挑选一首新歌。于是,在接下来的几年里,这些歌曲传遍了南太平洋的所有居民。

为了解鲸是如何学习这种新民谣的,研究小组连续13年分析了澳大利亚东部座头鲸群的歌曲。通过分析95位“歌手”的412首歌曲周期谱图,科学家对每首歌曲的复杂程度进行评分,并研究单个雄性“歌手”对歌曲的微妙修改。

随着歌曲的演化,复杂性增加了,研究小组近日在论文中报道了这一发现。但是在“歌曲革命”之后,歌谣变得更短,声音和主题也更少。

就此,研究人员得出结论,因为鲸一次只能学习一定量的新材料,所以这些新歌曲可能没有老歌那么复杂。这可能意味着,尽管座头鲸是大海当之无愧的吟唱者,但它们的学习技能是有限的。

二、鸟类学习认知行为研究的新成果

(一)运用实验探索鸟类学习行为的新信息

1.通过实验研究鸟类技能学习的新发现

⑴鸟类能通过学习选择筑巢材料。[135] 2014年4月,英国圣安德鲁斯大学和爱丁堡大学联合组成的研究小组,在《皇家学会生物学分会学报》上发表论文称,人们通常认为,鸟类选择筑巢材料的能力是天生的,但他们的研究发现,这其实是一种更为复杂的认知活动,后天的学习和体验有重要影响。

研究人员说,为验证鸟类是否能通过学习行为,来辨别筑巢材料的好坏,他们以斑胸草雀为研究对象,对它们进行分组比较实验:一组只能获得柔韧、松软的筑巢材料,另一组则只能获得更坚硬、结实的材料。

一段时间后,研究人员让两组斑胸草雀,在这两种材料之间任意选择,结果发现,使用过较软材料的斑胸草雀这次都会选择更硬的材料,而此前就使用硬材料的一组斑胸草雀并未对两种材料表现出好恶。

但在完成一次筑巢后,所有斑胸草雀都对硬材料“增加了好感”。研究人员认为,这说明,后天学习和体验,对斑胸草雀选择筑巢材料有着很重要的影响,它们会根据筑巢要求选择更合适的材料。

⑵鸟儿技能学习也会“先入为主”。 [136] 2014年12月,英国牛津大学动物研究专家领导的一个研究团队,在《自然》杂志网络版发表论文称,鸟类也会通过观察,学习掌握新的觅食技能,并且这种学习也有“先入为主”的特点,因为它们学会一种技能后,往往不愿意再尝试新的方法。

为研究鸟类在群体中的学习习性,该研究团队在英格兰南部地区,捕获了来自8个种群的16只大山雀,并训练其中5个种群中的大山雀学会打开箱子,取出里面的幼虫作为奖励。另外3个种群作为对照组,不进行任何训练。

在训练时,研究人员有意让某些受训的鸟学习向左滑开箱子的门,其他鸟学习向右开门。随后,他们把所有大山雀放回各自的“生活圈”,通过绑在它们腿部的电子监控器观察。

研究人员发现,前5个种群中的未受训的大山雀,会通过观察受过训练的同伴,很快掌握打开箱子觅食的技能,而3个对照组则需要相当长的时间才能学会这一技能。

此外,尽管向左向右都能打开门,但不同种群的大山雀滑开箱门的方向,也与各自的“老师”完全一致,或向左或向右,并且始终坚持各自的习惯。一年之后重复同一实验时,虽然不同种群的大山雀已经发现,向左或向右都能开这些箱子的门,但它们仍然遵循“传统”,按最初学会的方向打开箱门。

研究人员说,这一实验说明,鸟类不仅能通过观察学到新技能,而且也会注意在行为上与“老师”保持一致,这种学习和传承,在相当长的时间里仍然具有影响力。

⑶鸟类学到的技能会在群体内传播。[137]2015年2月26日,鸟类学家露西·阿普林等人组成的研究小组,在《自然》杂志上发表论文称,通过实验观察可知,鸟类学到的技能,会在群体内迅速传播,并能够在群体内长期保持下去。

研究小组表示,虽然已在几种不同的鸟类和哺乳动物中,观察到通过社会方式传播的行为,但人们对这类行为怎样传播并使这种行为持久存在,却知之甚少。该论文阐明野生鸟具有非常强的社会从众性效应,也说明了这一特点在维持持久觅食传统中所起的作用。

阿普林研究小组在实验中,教两组大山雀一种不同的新颖觅食策略,然后当这些受训过的鸟儿被释放回它们各自群组时,对该策略在野生种群中的传播进行跟踪。该策略,仅从两只受训过的鸟儿,就传播给了种群中75%的鸟儿。其中两个子种群,至少两代都在它们的群体内,严重偏向于采用这种经过训练掌握的策略。同时接触到两个策略的鸟儿,采用了一个适合自身情况的变通策略。

2.通过实验研究鸟类语法结构学习的新发现

鸟类能学会抽象的语法结构。[138] 2016年6月,荷兰莱顿大学米歇尔·史毕根斯、卡勒·腾凯特等科学家组成的研究小组,在美国《国家科学院学报》上撰文指出,他们通过对两类鸣禽进行实验发现,至少有两类鸟能学会定义抽象语法结构的规则。

在过去50多年间,科学家们已发现,很多曾被认为人类专属的能力或特征,可能也存在于某些动物身上。比如,懂得团队其他成员的想法、能使用工具、拥有独特的性格,以及能感受情感等。而在最新研究中,研究人员发现,斑胸草雀和相思鹦鹉这两种鸣禽,能用人类婴儿一样的方法,学习并使用抽象的语法结构。

在实验中,该研究小组先将单只鸟隔离在一个小房间内,然后教它们识别声音,这些声音以某种特定的模式出现,比如,XXY或XYX。训练一段时间后,研究人员对这些鸟使用所学内容的能力,进行测试。首先,他们让这些鸟在新环境下听此前听到的同样声音。接着,让它们听同样模式的新声音。为了厘清这些鸟儿是否能领会要求,他们设定了一套系统:一听到附近某人播放的声音,它们就必须叼啄某个钥匙,才能得到食物奖励。做出正确反应的鸟能得到奖励,而反应错误的则没有。

在对测试结果进行核查时,研究人员发现,即使声音播放的顺序不同,这两种鸣禽都能够识别句子结构。更令人感兴趣的是,相思鹦鹉能将所学的内容转移到新声音,这表明它们能领会定义句子结构的潜在规则,理解正在发生的事情,这一能力在动物王国实属罕有。

(二)探索乌鸦学习认知行为的新信息

1.研究乌鸦学习使用工具的新发现

乌鸦通过学习使用工具可为未来做出规划。[139] 2017年7月,瑞典隆德大学认知生物学家马蒂亚斯·奥斯瓦特,与研究生坎·卡巴达伊等人组成的一个研究小组,在《科学》杂志上发表论文称,他们通过实验证实,乌鸦具有一种独特的行为能力,能为实现未来目标而做出规划。

研究人员表示,所有人都知道,延迟满足是一件多么艰难的事情。不过,人类文明是围绕着所谓独特的计划能力构建的,即预测未来需求并且牺牲现在,以便随后收获更丰厚的奖励。近10年前,研究证实,猿类能为未来事件订计划。如今,他们针对乌鸦使用工具和进行物物交换开展的研究发现,此类聪明的鸟类,正在加入这个具有规划行为者的群体。

在这项新研究中,该研究小组首先教5只乌鸦利用椭圆形石头工具,打开里面放有狗粮的箱子。这些乌鸦,还学着用这一工具,交换将使其获得更好奖励的象征性物体:塑料瓶盖。在若干次试验中,研究人员不断变换游戏规则,改变奖励出现的时间,以及这些鸟类为获得它们而不得不做的事情。

在长达17个小时的时间里,5只乌鸦始终挑选出了正确的工具。这不仅发生在奖励的箱子出现时,也发生在箱子不见时。研究人员报告说,在一项试验中,为这些鸟类提供了一种直接的奖励:一小块狗粮,以及石头工具和若干其他物体。近3/4的鸟类选择了石头工具,尽管它们不得不等待15分钟,才能利用它获得一块更大的狗粮。奥斯瓦特表示:“从自我控制的角度来说,它们和类人猿表现得一样好,甚至更好一些。”

随后,研究人员发现,这些鸟类考虑到了延迟满足的结果,而这迄今为止仅在人类身上得到过证实。当乌鸦为获得奖励箱子而不得不等待几秒钟时,它们在所有的时间里都选择了等待。

这些测试表明,乌鸦拥有认出并记住工具以及预测其用途的能力,并且在面临更加直接的诱惑时表现出自我控制能力,而这些都是做规划的关键要素。奥斯瓦特表示:“它们以一种和类人猿相似的方式,把这些技能组合起来。不过,仅仅最终结果相同,并不意味着乌鸦和猿类经历了相同的认知过程。”

2.研究乌鸦由记忆造工具行为的新进展

发现乌鸦能够凭借记忆再造和改良工具。[140] 2018年7月,英国剑桥大学鸟类学家莎拉·杰尔伯特及其同事组成的一个研究小组,在《科学报告》上发表论文称,一直以来,科学家认为,非人类动物,很少具有通过记忆,对物体进行再现和改造的能力。但是,新喀里多尼亚乌鸦却能依靠记忆再造工具,而且该乌鸦的这种能力,让它们能够根据记忆,对别的乌鸦使用的工具进行再现和改良,以进一步优化自己的工具。

众所周知,新喀里多尼亚乌鸦能够运用植物枝叶,制作出基本的小棒、带钩棒和带刺棒等工具。然而,人们并不确定,这类乌鸦设计工具的能力,是否通过学习别的乌鸦而获得,以及这种设计能力能否不断提高。

虽然野外的新喀里多尼亚乌鸦,并没有表现出仔细观察或模仿工具制作过程的行为,但一些特殊的工具设计,已在不同地区的乌鸦中至少传承了几十年,并且此类设计还在不断优化。这一现象表明,工具制作能力在乌鸦中能够广泛传播。对于工具设计,在乌鸦中到底是如何传承和进化的,有一种解释是乌鸦通过使用或观察别的乌鸦的工具,记住了特定工具的设计,并再造出属于自己的工具。

为了验证这个观点,该研究小组对8只乌鸦进行训练,让它们通过把不同大小的纸片,放入自动贩卖机中来获得奖励。不过,只有放对指定大小的纸片才能获得奖励。

通过训练,乌鸦逐渐意识到,哪种大小的纸片可以赢得奖励。随后,研究人员再给乌鸦一些更大的纸片,但不提供之前可以得到奖励的纸片模板。结果,他们发现,这些乌鸦会将纸片撕碎,制作成和之前获得奖励的纸片大小相似的形状。这一结果表明,这些乌鸦具有记忆工具设计的能力。

3.研究乌鸦数字认知能力的新进展

发现乌鸦会像人类一样数数。[141]2024年5月23日,意大利特伦托大学神经学家乔治·瓦洛蒂加拉、德国宾根大学动物生理学家安德烈亚斯·尼德等组成的研究小组,在《科学》杂志发表的实验研究表明,乌鸦会数自己的鸣叫声,展示了一种以前只在人类身上看到的数字技能。

研究人员对3只乌鸦进行了研究,它们已被训练成可以根据命令发出鸣叫声。在接下来的几个月里,这些乌鸦被教导,把一个显示数字1、2、3或4屏幕的视觉提示,与它们应发出的鸣叫声数量联系起来。实验还引入4种听觉提示,每种提示都与一个不同的数字相关。

在实验过程中,乌鸦站在屏幕前,并得到视觉或听觉提示。它们被要求发出与提示相关的鸣叫声,并在完成后轻啄触屏显示器上的“输入键”。如果它们做对了,自动喂食器会提供鸟粮和粉虫作为奖励。结果显示,乌鸦大部分时间都是正确的。

研究人员指出,乌鸦所做的并不是人类理解的“真正”计数。人类计数,需要对数字的象征性理解。但这可能是计数能力的进化前兆。该研究,为揭示与计数能力相关的神经机制、人类如何理解数字的独特方面、研究与数字相关的认知障碍等打开了大门。

(三)探索鹦鹉与公鸡学习认知行为的新信息

1.研究鹦鹉学习认知行为的新进展

发现鹦鹉具有统计推断的行为能力。[142] 2020年3月3日,新西兰奥克兰大学科学家阿梅利亚·巴斯托斯和阿利克斯·泰勒等人组成的一个研究团队,在《自然·通讯》杂志发表论文称,他们发现鸟类懂得概率概念。他们开展的实验显示,啄羊鹦鹉不仅能理解概率,还能据此采取行动。这一发现,也是对大猿以外动物可以进行统计推断的首次报道。

所谓统计推断,是通过样本推断总体的统计方法,具体从总体中抽取部分样本,通过对抽取部分所得到的带有随机性的数据进行合理的分析,进而对总体作出科学的判断。它是伴随着一定概率的推测,其理论和方法论基础,是概率论和数理统计学。统计推断主要包括对总体的未知参数进行估计、对关于参数的假设进行检查、对总体进行预测预报等等。而科学的统计推断,其所使用的样本通常也通过随机抽样方法得到。人类之前展开的研究,只在人类和大猿中证明了真正的统计推断能力。

此次,该研究团队设计并开展了一系列实验,对照统计理解的多个指标进行测试,呼应之前对灵长目和人类婴儿的研究。首先,他们训练了6只啄羊鹦鹉(一种大型鹦鹉),让它们把黑色与有奖赏、橙色与无奖赏联系起来。研究人员按不同的相对频率,在两个透明罐子里分装了橙色和黑色小棍,并从两个罐子中取小棍给啄羊鹦鹉选择,展示时把小棍攥在拳头里,不给啄羊鹦鹉看。

研究团队发现,啄羊鹦鹉更喜欢黑色比例更高的罐子里的小棍,但这种选择标准并不绝对。当罐子里放置一层水平夹板,改变了夹板上方可拿取黑色小棍的比例时,啄羊鹦鹉能发现这种物理限制,并选择可拿取黑色小棍概率最高的罐子。最后,啄羊鹦鹉还更喜欢选择“偏袒型”实验人员手里的牌子,即这些实验人员之前给出黑色小棍的概率更高。

根据带随机性的观测数据(样本),以及问题的条件和假定(模型),而对未知事物作出以概率形式表述的推断,是一种非常高级的认知过程。研究人员表示,此次在鸟类中发现这种复杂的高阶认知,或有助于进一步认识统计推断的演化历史。

2.研究公鸡认知识别行为的新进展

分析公鸡镜中的自我识别行为。[143]2023年10月,有关媒体报道,德国波恩大学科学家索尼娅·希尔玛赫和她的同事组成的研究团队发表论文称,他们研究发现,很少有非人类物种能通过镜像自我识别测试,而公鸡成功通过了改良版的这一测试,这可能意味着它们能理解镜中映像代表自己的身体。

传统的镜像自我识别测试,是在1970年开发的。研究人员在动物身体上,标记一个只有在镜子中才能看到的位置。如果动物在观察镜中映像时查看或触摸这个标记,就表明它理解这个映像代表自己的身体。虽然有一些非人类物种通过了这一测试,如某些类人猿、海豚、大象和喜鹊,但数量寥寥。还有研究人员声称,其他物种也通过了这一测试,如企鹅、马、清洁濑鱼和蝠鲼,但存在争议。

传统测试的结果通常变化很大。该研究团队认为,观察与物种日常生活相关的行为,可能会提供更可靠的见解。

研究团队选择公鸡作为研究对象。公鸡在有捕食者靠近时会大声提醒其他鸡,但通常在独处时保持安静。研究人员把竞技场分为两半,中间用铁丝网分隔,总共测试了68只公鸡。他们在一侧放置一只公鸡,另一侧要么空着,要么放置另一只公鸡,并在隔板上加了一面镜子进行一些测试。为了模拟威胁,他们在竞技场上方投射了一只鹰的轮廓。

研究人员发现,当一只公鸡与另一只公鸡共处时,无论它是否看到自己的映像,它都会远比独处时更频繁地发出警报。当有另一只公鸡在场但被镜子挡住时,警报也很少,这表明公鸡是通过视觉而非嗅觉或声音来区分映像和现实。因为公鸡在独处时和面对映像时的行为相似,研究人员认为它们可能能够认出自己的映像,这可能表明自我识别,在动物界可能比以前预想的更为普遍。

这一研究,摆脱了标记测试是动物自我识别唯一有效测试的僵化教条。然而,由于现存的扰乱因素,目前无法完全确定公鸡能够从它们的映像中认出自己。

三、其他生物学习认知行为研究的新成果

(一)探索其他陆生动物学习行为的新信息

——研究大黄蜂学习行为的新发现

大黄蜂能在训练学习中自行找到更好方法。[144] 2017年2月,英国伦敦玛丽皇后大学行为生态学家奥利·洛科拉领导的一个研究团队,在《科学》杂志上发表论文称,大黄蜂的大脑体积很小,但这并不意味着它们不具有学习与创造能力。他们的研究揭示,大黄蜂能够创造性地解决训练学习中遇到的复杂问题。

大黄蜂早已证明自己“不同凡响”。它们能掌握复杂的导航技巧、有基本的“文明”和情感。它们还能使用工具,甚至仅通过观察就能学会使用新工具。洛科拉说:“我们想知道,大黄蜂能否学着利用其进化史上未曾遇见过的东西。”

该研究团队把大黄蜂放在一个平台上,训练它们将一只黄球从平台的边缘移至中央,而这样做的奖赏是糖水。经过训练,所有大黄蜂都成功将球移到平台中央以获取糖水。

接下来,研究人员把3组大黄蜂置于不同情景中。在第一组中,受过训练的熊蜂,会在未经训练的熊蜂面前移动黄球。而在第二组中,研究人员用磁铁移动黄球。在第三组中,黄球已经被放置在平台中央。

被测试的3组大黄蜂都完成了挑战。研究人员说,第一组大黄蜂比其他两组更为成功,且花费时间更少。而且,大黄蜂还能很快找到移动球的更好方法。例如,那些观察示范者最初是推动球前进的大黄蜂,在随后的测试中,它们选择拉动球向目标移动。研究人员表示,这是一个意想不到的创新改变。

另外,大黄蜂还能创造性地决定移动哪个球。尽管它们观察到的是移动黄球,但之后观察者们会直接移动最接近中央的球,这表明它们并非简单地模仿学习示范者的行为,而是基于观察学习并做出改善。

(二)探索其他水生动物学习认知行为的新信息

1.研究鱼类认知及思维行为的新进展

发现鱼也有逻辑推理行为。[145] 2015年8月3日,日本大阪市立大学教授幸田正典主持的一个研究小组,在《生态学与演化学前沿》网络版上发表研究报告称,很多研究人员认为鱼类脑内与记忆和思维有关的部位不发达,没有复杂思维能力。但是,他们利用生活在非洲坦噶尼喀湖的一种鱼进行实验,发现这种鱼在为地盘争斗时,也具有逻辑推理的行为能力。

研究人员说,他们的实验对象,是坦噶尼喀湖中的云斑尖嘴丽鱼。这种丽鱼科淡水鱼具有个体识别能力,其雄鱼会为争夺地盘而打斗,但如果较弱的个体看到强大个体时,会采取“逃走”、“倾斜晃动身体”等示弱行为,显示出社会等级关系。

研究小组为每组实验准备了,3条体长6厘米左右的雄性云斑尖嘴丽鱼。他们先将两条雄鱼放入水槽,让其互相争斗,并把获胜的个体标注为B,将败北的个体标注为C。然后,把另一条雄鱼A放入水槽与B争斗,并让C在相邻水槽中隔着玻璃观看。

研究小组发现,在A鱼获胜后,如果让C鱼与A鱼隔着水槽玻璃相遇。C鱼在做云斑尖嘴丽鱼常做的用嘴啄水槽玻璃的示威动作时,平均只会坚持3秒钟就赶快躲到一边。但如果C没有看到A与B打斗的情景,则会凑近A、啄水槽玻璃且平均持续13秒以示威吓。

研究小组分析了C鱼示弱的其他所有可能性,并全部予以排除,进而认为在A鱼获胜后,虽然C未与A直接争斗,但由于目睹A战胜了比C强大的B,所以采取了示弱的逻辑推理行为。这说明云斑尖嘴丽鱼有逻辑思维能力,而生活在同一地点、拥有社会性的鱼类有可能拥有同样能力。

研究小组指出,此次实验显示,鱼类逻辑推理行为表明,它也具有不亚于哺乳动物的思维能力。这一发现,有可能改变专业教科书中的某些内容。

2.研究刺胞动物学习行为的新进展

发现没有中央大脑的水母也能学习。[146]2023年9月22日,丹麦哥本哈根大学安德斯·加姆主持,德国基尔大学简·比尔尼奇为第一作者的研究小组,在《当代生物学》杂志发表论文称,他们研究发现,水母虽然没有中央大脑,但也能像人类、小鼠和苍蝇一样从过去的经验中学习技能。

研究小组训练了加勒比箱水母,发现它能学会躲避障碍物。这项研究,挑战了此前认为的高级学习需要中央大脑的观点,并揭示了学习和记忆的进化根源。

研究小组在一个圆形水箱上装饰了灰色和白色条纹,以模拟水母的自然栖息环境,灰色条纹模仿远处可能出现的红树林根系。他们观察了水箱里的水母7.5分钟。起初,水母会游向这些看似遥远的条纹,并经常撞到它们。但在实验结束时,水母与箱壁的平均距离增加了约50%,成功避免碰撞的次数增加了4倍。研究结果表明,水母可以通过视觉和机械刺激从经验中学习。

然后,研究人员试图通过分离水母的视觉中心,来确定水母联想学习的潜在过程。比指甲还小的加勒比箱水母看似简单,但它们有着复杂的视觉系统,钟状的身体上嵌着24只眼睛。水母每个感觉中心都有6只眼睛,并产生控制水母运动的信号,当水母为避免碰到障碍物转向时,信号频率会出现峰值。

研究小组还分析了灰色条纹移动向静止的水母感觉棍,以模仿动物接近物体的过程。感觉棍对条纹没有反应,这表明感觉棍认为这些条纹是遥远的。然而,在研究人员用微弱的电刺激训练感觉棍后,当条纹靠近时,它开始产生躲避障碍物的信号。这些电刺激模拟了水母碰撞障碍物的机械刺激。这些结果进一步表明,水母的联想学习需要结合视觉和机械刺激,而感觉棍是学习中心。

接下来,研究小组计划深入研究水母神经系统细胞的相互作用,以梳理记忆的形成。他们还计划进一步了解水母的机械传感器如何工作,以描绘出这种动物联想学习的完整画面。