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谁说你是“鸟脑”?

乌鸦、松鸦和其他鸦科动物惊人的智慧正迫使科学家重新思考智力何时以及为何进化。

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插图:乔纳森·罗森

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尼基·克莱顿和她所研究的鸟类一样,都坐不住。早在20世纪90年代,她在加州大学戴维斯分校的同事们午餐时会待在电脑前,但她会跑到外面,观察西部灌丛鸦偷取学生餐食并秘密藏匿食物。在这些非正式的实地研究中,实验心理学家克莱顿注意到鸟类频繁返回它们的藏匿处并改变藏匿地点。

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“我觉得这很奇怪,”她说。“我以为鸟类会长时间藏匿——几天或几个月。但这只是几分钟。”她推测鸟类正在移动它们的藏匿处以避免被偷窃。当食物充足时,它们会尽可能多地抓取并藏起来,然后在没有潜在窃贼观察的情况下再次藏起来。这种行为暗示灌丛鸦可能正在思考其他鸟类的潜在行为,这种灵活的思维方式据称超出了灌丛鸦小脑的能力范围。

克莱顿意识到,如果她能在实验室中捕捉到这种藏匿行为,她或许就能解开鸟类的社会认知——它们彼此之间思考的方式。她或许能了解到它们是否具有欺骗能力,它们对不同的竞争者是否反应不同,它们评估隐私程度的能力如何,以及它们心理过程的其他方面。

“我在藏匿方面运气不错,”克莱顿说。“我把这看作一个利基市场,一个其他人不忙但可能很有趣的领域。我当时并不知道它会带来什么。”

科学家们已经证实了鸦科动物(包括松鸦、乌鸦、渡鸦和胡桃夹)惊人的记忆力。克氏星鸦一次可以藏匿数千颗种子,并在285天后通过了回忆测试。克莱顿试图找出这些技能的深度。许多动物在某些狭隘的任务上具有令人印象深刻的心理能力,但这种能力似乎反映了对特定挑战的硬性或条件反射适应。这与人类创造和操纵灵活的世界心理模型的能力截然不同。

在她的午餐洞察力的几年内,克莱顿正在进行非人类动物参与心理时间旅行的首次实验演示。她的实验表明,灌丛鸦会为未来做计划,回忆过去的事件,并对其同伴的思维进行心理建模。从那时起,她的工作进一步扩展。她发现鸟类还具有其他精神能力,这些能力可以与任何其他非人类物种媲美或超越,并且与我们曾认为只有我们才拥有的能力惊人地接近。

1995年,当她离开故乡英格兰,前往加州大学戴维斯分校任职时,克莱顿已经相信鸦科动物的认知能力远超人们的想象,她在牛津大学攻读研究生期间就研究过它们的记忆发展。公园里的灌丛鸦并非唯一让她燃起激情的因素。她还从另一位英国侨民那里获得了灵感,这位神经科学家从不同角度从事相关工作,研究猕猴的社会认知。那位研究员,内森·埃默里,后来成为了她的丈夫。像许多恋情一样,他们的感情也经历了一些早期的考验。克莱顿回忆说,他们刚认识不久,她就批评了埃默里一篇关于灵长类动物目光注视的论文草稿。那篇论文中有一张图表,列出了只有灵长类动物才拥有的心理能力。“我一直在页边写着,‘哦,不,它们不是,’”她说,“我相信他会觉得非常恼人。”

插画作者:乔纳森·罗森 | 空

在克莱顿在加州大学戴维斯分校的开创性工作之后,她于2000年返回英格兰,并迅速晋升为剑桥大学的终身教授和该大学克莱尔学院的自然科学主任。埃默里也搬了过来,成为剑桥大学皇家学会大学研究员。他们于2001年结婚,并共同致力于动物社会认知研究,克莱顿将丈夫的注意力更多地引向鸟类方面。

随着她深入研究复杂的认知,克莱顿发现自己身处一个充满有趣但记录不佳的研究领域。几十年来,科学家们一直努力证明非人灵长类动物具有与我们相似的心理能力。教授黑猩猩(如著名的瓦肖)使用手语进行交流的实验获得了巨大的宣传,但很少能经受住严格的分析。其他项目旨在表明动物具有心智理论,即模拟他人思维的能力(例如我们判断扑克玩家是否在虚张声势,或者潜在伴侣是否真的坠入爱河)。但在这里,这些研究似乎只是瞥见了动物的这种能力,却从未提供确凿的证据。

多伦多大学的实验心理学家萨拉·谢特尔沃斯在1998年的一本教科书中总结了这些研究的动荡历史,她在书中报告了该领域模棱两可和错误的发现历史,并得出结论,一个世纪的动物社会认知研究几乎没有什么进展。克莱顿采取了与早期研究不同的方法。“它不是生态学驱动的,”她说。“它是心理学驱动的。我们问的是,‘我们如何理解黑猩猩的思维?’而我们真正理解的思维是人类的。”从一开始,克莱顿就以不同的方式看待这个问题。“如果心智理论意味着思考他人如何思考,那么你作为人类的思考方式可能与你作为灌丛鸦或猿猴的思考方式不同,”她说。她没有试图训练动物完成人类任务,而是研究了鸦科动物在其自身环境中可能需要的心理适应。她没有从野外观察中推测动物的思维,也没有与单一的训练对象合作,而是进行了可重复的实验室实验,这些实验经过精心设计,排除了其他解释,并且使用了多只未经先前工作污染的鸟类。“你可以在野外观察这些鸟类的行为,但这并不能说明它是认知的,”她说。“它告诉你,你应该去做一个实验。”

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起初,克莱顿圈养的灌丛鸦拒绝从事她在戴维斯校区看到的藏匿行为。她把鸟放进一个有食物和许多藏匿地点房间里,但当她把鸟放回笼子时,什么也没留下。她意识到,在野外,灌丛鸦主要在它们的领地里藏匿。所以克莱顿允许鸟在它们日常居住的围栏里藏匿;然后它们很快就开始像藏匿从学生午餐中偷来的战利品一样储存她提供的虫子和坚果。

克莱顿与剑桥大学比较心理学家托尼·迪金森合作,于1998年表明,灌丛鸦卓越的认知能力不仅限于社交领域,还包括驾驭时间流逝的能力。她发现,当它们藏匿的食物即将变质时,这些鸟会返回藏匿处。当获得关于某种食物变质速度的新信息时,松鸦也会调整它们的取回模式,放弃那些内容已过期的藏匿处。

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一项实验表明,松鸦甚至可以为未来做准备。傍晚时分,它们有机会在两个笼子中的一个放置藏匿物——一个它们之前在早餐时间感到饥饿,另一个它们之前已被喂食——这些鸟在没有练习的情况下做出了正确的选择,给过去没有提供早餐的笼子准备了食物。神经学家认为,情景记忆(回忆某个时刻,而非某种技能或事实)在大脑海马体中使用的结构与想象力相同。这两种功能都表明了我们进行心理时间旅行的能力,即回忆过去事件或设想新事件的能力。克莱顿的实验首次提出了灌丛鸦也可能进行心理时间旅行的可能性。

“我们曾认为这些能力是人类独有的,”她说。“松鸦拥有它们这一事实说明并非如此。”

在克莱顿的实验中,灌丛鸦的社交思维反复证明比任何人预期的都要复杂。这些鸟会记住它们藏匿时是否被其他鸟观察到,以及被哪些鸟观察到。它们会等到潜在的窃贼分心后才藏匿食物,或者选择一个黑暗或竞争鸟类难以看到的地点。如果另一只鸟可能听到藏匿食物的过程,它们会选择更安静的材料来挖洞——沙子而不是鹅卵石。如果它们别无选择,只能在众目睽睽之下藏匿,灌丛鸦会很快在条件允许的情况下返回,以获得隐私。

克莱顿认识到,鸟类的行为可能是条件反射的,仅仅反映了先天的技能,或者是将某个提示与某个动作联系起来的学习联想。为了解决这些可能性,她、埃默里和同事们增加了一个额外的实验。他们人工饲养了一些灌丛鸦,没有给它们机会去偷其他鸟的藏匿物。这些“天真”的松鸦没有采取预防措施来避免被盗。显然,避免被他人盗窃的能力取决于鸟类自身的经验投射。知贼者莫若贼也。

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“只有有经验的盗贼才这样做,这真的让我大吃一惊,”克莱顿说。正是在那时,她和埃默里开始援引认知来解释鸟类的操作。她确信它们确实拥有复杂的认知能力。

其他研究人员也缩小了人与鸟之间的心理差异。佛蒙特大学的行为生态学家伯恩德·海因里希在野外和鸟舍中都记录了乌鸦非凡的社会组织、秘密藏匿食物、精密的交流和广泛的玩耍;他已在诸如《渡鸦之心》等书中描述了这些结果。

最近,海因里希与奥地利生物学家托马斯·布格尼亚合作,在实验室中测量了渡鸦的藏匿和问题解决能力,结果与克莱顿的类似。他得出的结论比她更明确,即渡鸦认为它们的竞争者“具有认知能力”。其他研究人员研究了新喀里多尼亚乌鸦的聪明才智,它们能够自发地发明新工具。

除了鸦科动物,一些动物行为学家还研究了鸣禽如何使用语法。还有一些人更进一步,深入研究了进化树。一项研究将更高的心智功能归因于鱼类,提供了证据表明非洲慈鲷可以进行推理性推理。这些加速的发现流正挑战着我们对动物心智能力的理解。

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克莱顿的工作也遭到了激烈的批评——考虑到一个世纪以来关于动物智力的被驳斥的主张,这并不奇怪。谢特尔沃斯建议克莱顿和埃默里需要以不同的方式重复盗窃实验,用大量新鲜的鸟类,根据它们是否具有盗窃经验进行分组。“我认为这项工作具有启发性,但尚未被证明,”谢特尔沃斯说,“因为那些鸟有历史。”

路易斯安那大学拉斐特分校认知进化中心主任丹尼尔·波维内利反对动物认知研究的整个趋势。他认为,人类与动物的差异证据仍然多于相似之处,并相信我们自己的心智理论欺骗了我们,让我们在动物身上看到了我们的能力,即使更简单的解释就足够了。例如,他不同意克莱顿的实验表明鸟类能够像人类一样在心理上将自己置于不同的时间。“正如尼基优雅地展示的那样,它们只是在表示它们能够跟踪不同地点食物的相对分解情况,”波维内利说。“要退一步说它们能够将时间作为一个不可观察的线条进行推理,并能将自己置于其上——这没有证据。”

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至于心智理论,波维内利认为克莱顿的实验设计不足以证明它,因为鸟类可能不是通过想象竞争对手的思维内容,而是通过使用规则来回应。他还指出,人工饲养的、非盗窃的灌丛鸦可能错过了制定规则的发展阶段。“尼基和那些人想说鸟类在想,‘我知道鸟从我这里偷东西时是什么感觉,’”波维内利说。但他认为,天真的鸟类未能预料到盗窃并不支持这种解释。“这只意味着,经历过某些经历的鸟类会在时间上代表这些经历。”

波维内利对克莱顿和其他研究动物认知的科学家提出的根本挑战是,他们需要提供证据表明动物拥有像人类一样的心智理论,具备在心理上模拟反事实想法的能力,例如思考另一个人在假设情况下的行为。

埃默里反驳说,我们能从动物心智中学习到的东西是有限的。“我们永远无法在非人类身上找到人类的心智理论。它们有自己为解决自身问题而进化的社会认知,”他说。“如果它们拥有人类的心智理论,它们就会是小人类。”或者,正如克莱顿引用哲学家路德维希·维特根斯坦的话说,“如果狮子能说话,我们也听不懂。”

克莱顿说,西方科学的主流态度一直认为动物是无思想的自动机,除非另有证明,这与《圣经》中将动物界赐予人类使用的观点相符。但她引用了一位印度教同事的观点,他持相反的观点,将证明动物没有复杂的思维的责任放在科学家身上。“你为什么一开始就认为动物没有心智理论?”克莱顿问道。“为什么不一开始就认为它们有呢?”

她认识到,风险在于陷入民间心理学,并用我们处理人际关系的思维机制来解释动物行为。一位狗主人回家发现一片狼藉,但因为狗似乎很懊悔而表现出怜悯。但狗真的像我们一样感到后悔吗?或者这种后悔的表现是一种与受到较轻惩罚相关的条件反射?或者动物可能正在表现一种本能程序,将主人视为群体中的优势成员?也许这三种过程都在起作用。

克莱顿的职业生涯一直致力于避免这些不确定性。她认为只有实验室实验才能摆脱混淆野外观察的各种替代解释的困境。(这就是为什么她的团队继续忍受获取和研究实验室鸦科动物的艰苦耗时任务。)尽管如此,野生动物生物学家们仍然不断报告实验室以外的鸟类智能故事。

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在一个引人注目的例子中,野生动物研究员斯塔西娅·巴肯斯托(阿拉斯加大学费尔班克斯分校的研究生)在研究渡鸦如何利用建筑物周围的热量适应北极海岸黑暗、寒冷的油田生活时,曾因鸟类认知而感到困惑。“研究如此聪明的生物很有趣。你不断地与你试图捕捉的这种鸟进行搏斗,”她说。“你不断地玩这些游戏来智胜它。”

巴肯斯托发现,如果她穿上油田工人的制服,她就能更接近渡鸦。然而,在她研究的第二年,她发现几乎不可能捕捉到这些鸟。它们已经学会了她所有的把戏——甚至包括她以前从未见过的,以及她以前从未去过的地区的渡鸦。最后,她不得不进行彻底的伪装:一件塞满枕头的制服,加上蓬松的假发、假胡子、眼镜和胡须。这奏效了,尽管大学的商务办公室想知道巴肯斯托为什么在一家名为“派对宫殿”的地方花费研究经费。

除了轶事和个案研究,表现出最强智力迹象的鸟类——渡鸦、松鸦和其他鸦科动物,以及鹦鹉——之间有一个共同点。这些物种都拥有相对身体而言异常大的鸟类新皮层,抚育幼鸟的时间较长,并且生活在复杂的社会环境中——不仅仅是生活在一个大型合作生物群体中,如蜜蜂或蚂蚁,而是在一个联盟和竞争动态的环境中。最明显聪明的哺乳动物也是如此:齿鲸、海豚和灵长类动物。

“这不仅仅是生活在大型群体中,而是社会生活的复杂性,”克莱顿说。这个社会假说为动物提供了进化出智力的理由,而它们所处的物理环境本身可能并不需要智力。克莱顿认为,它们同类之间的认知军备竞赛促使鸦科动物进化,因为藏匿、偷窃、隐藏和欺骗的间谍游戏不断升级了对更敏锐思维的需求。

一旦灵活思考的能力在进化谱系中出现,后代就可以将其应用于应对各种挑战。例如,渡鸦和虎鲸都具有高度社会性,它们也都改变了觅食和利用栖息地的方式,以便它们既能在赤道附近生活,也能在北极高纬度地区生活。

去年,埃默里通过用需要工具的复杂任务测试在野外不使用工具的秃鼻鸦,来研究鸦科动物的潜在智力。在他的实验室实验中,挑战一步步变得越来越难,越来越复杂,但由于秃鼻鸦对因果关系的理解,它们在不 resorting to trial and error 的情况下找到了解决方案。它们选择石头和木棍扔进管道,以打开门获得食物。在受伊索寓言启发的一项实验中,埃默里给秃鼻鸦展示了一条漂浮在水管中、触不可及的蠕虫。这些鸟把石头放进管子里,以提高水位来捕捉蠕虫。它们甚至制造了工具,弯曲一根电线制成一个钩子,从管子里拉出一个装着食物的桶。这个工具只有弯曲度精确,大约100度才能工作。“我们根本没想到会这样,”埃默里说。“这就是为什么我们在论文中说这是一个洞察力的例子。它提出了一个新颖的解决方案,具有创新性。”

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鸟类和哺乳动物在生命之树上相距遥远。它们的最后一个共同祖先生活在2.8亿年前,它们的大脑在大小和结构上差异很大;鸟类尤其缺乏哺乳动物的六层皮层。因此,克莱顿和埃默里认为,智力必须在鸦科动物和灵长类动物中分别进化,从遥远的不同起点开始,但最终汇聚以解决相同的管理社会互动的问题。

智力可能会出现在任何有助于生存的地方——例如,利用保护色或蜕皮的能力。它可能很少见,只是因为它不常被需要。“我们认为智力是一件伟大的事情,因为它使我们与众不同,”克莱顿说。“然而,当我们与蚊子等昆虫物种比较时,有许多衡量标准表明我们并不是最好的。”

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我们无法确定思考对于行动的重要性,无论是在动物还是人类身上。谢特尔沃斯承认,克莱顿的灌丛鸦在睡前将早餐藏在正确的笼子里时,符合了未来规划的行为标准。“这是否意味着它们在这样做的时候正在思考早餐?”她问道。“我们不知道。”

谢特尔沃斯指出,联想学习的无意识联系,即使在人类中,也能产生复杂的行为,例如无意识地吃一碗麦片。“有意识的认知在我们的日常行为中可能被高估了,”她说。

最后,我们无法确定他人的有意识思维,更不用说其他物种的思维了。计算机可以被编程来显得有意识。灌丛鸦也可能被构建来显得有意识。大概甚至一个人也可以被条件反射地错误地声称有意识。正如埃默里所说:“我可能在骗你。我可能完全无意识却告诉你我有意识。”


尼基·克莱顿的鸟瞰视角

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尼基·克莱顿对鸟类的迷恋并没有在她离开剑桥大学办公室时结束。多年来,鸟类世界也渗透到她的个人生活中,影响了她业余时间对舞蹈和社交联系的兴趣。反过来,她也通过从自身经验的角度审视鸟类行为,发展出了与她研究相关的想法。

克莱顿身材苗条,头脑敏锐,她喜欢被比作鸟。她和她所研究的鸦科动物一样忙碌,每周跳舞六天,即使在大学学期期间也是如此。如果把她的比喻再推进一步,你可能会说她非常注重自己的“羽毛”:她的裙子来自米兰,她白天黑夜都穿着高跟鞋,无论是在家放松、练习萨尔萨舞,还是以极快的速度在剑桥中世纪的石板路上大步流星。

去年,克莱顿有了一个难得的机会将她的两个方面结合起来,当时伦敦兰伯特舞蹈团的艺术总监马克·鲍德温请她协助创作一部当代舞蹈,以纪念查尔斯·达尔文《物种起源》出版150周年。她同意了,然后花了数周时间思考如何在舞蹈中表达进化。“我当时想,我可以直接给他们做一场科学讲座,但这有点无聊,”她说。“鉴于我热爱舞蹈,对我来说将两者融合起来是很有意义的。”

克莱顿借鉴了探戈的元素,然后加入了基于鸟类性选择的一些动作;作为参考,她给兰伯特舞蹈团的舞者展示了天堂鸟求偶仪式的视频。“我称之为鸟类芭蕾,”她谈到这个仪式时说。“大师登场——我称他为首席舞者——他被看到在他的小舞台上做了一系列惊人的腾空跳跃。你会看到所有雌性聚集在一起,批判性地看着,然后你会看到他通过与它们交配而从他成功的表演中受益。”

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在最终的作品《改变的喜剧》中,鲍德温加入了一段独舞,唤起了天堂鸟视频的意象。评论家们认为这件作品很美,但就像克莱顿研究的鸟类行为一样,有点神秘。一位在北安普顿观看主要面向学童的演出的作家更喜欢它——这无疑要归功于克莱顿事先做的一次讲座。

克莱顿至今仍对这次经历感到兴奋。小时候,她喜欢鸟、舞蹈和衣服。现在,她拥有了这三样,并将舞蹈公司科学顾问的头衔和荣誉加入了她的清单。所有这些好奇心和乐观精神都回馈到她的学术工作中,因为她试图解读她的灌丛鸦的心灵。“我只是喜欢看它们的行为,”她说,“并利用这些行为来产生想法。”

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