探索蜜蜂意識

蜜蜂展現出非凡的天賦——這些能力在狗等哺乳動物身上,我們會將其與意識聯絡起來

我們認為意識這種神奇的禮物是理所當然的。從我醒來的那一刻到我進入沉沉的、無夢的睡眠,我的意識中都充滿了感覺。與哲學家、小說家和其他文人墨客的斷言相反,總的來說,這種意識流與安靜的自我反省和內省思想無關。不,它的大部分內容都充滿了原始的感覺。

兩週前,我和一位朋友在加利福尼亞州馬里布的太平洋海浪之上攀登了一處海崖。當我在繩索的前端時,我內心的批評家——那個在我腦海中提醒我截止日期、擔憂和我的不足的聲音——消失了,沉默了。我的思緒完全在那裡——意識到岩石的確切方向、形狀和紋理,尋找我可以抓住手指和腳趾的微小凹陷,始終意識到我離上一個巖釘有多高。前一刻,我非常清楚我的腳踩在過於光滑的岩石上,左手向上伸去抓住一個把手。下一刻,我騰空了,我的右手流血了,我的右胸腔疼痛。在喘過氣並向我焦慮的保護者喊我沒事後,我充滿了因又一次墜落而倖存下來的腎上腺素,無法抑制我的熱情,並尖叫起來。

今天,只有瘀傷的肋骨仍然證明了意識流中有多少是純粹的感覺。無論你是在摩托車上穿梭於流動的車流中,在山中奔跑,隨著快節奏的搖滾樂跳舞,閱讀一本引人入勝的書,做愛還是與你的朋友辯論,你的眼睛、耳朵、皮膚和身體感測器都會在你的大腦畫布上描繪出一幅引人入勝的外部世界圖景,包括你自己的身體。


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動物意識?
我懷疑這種感覺與動物有意識地體驗它們的世界的方式並沒有那麼不同。除了類人猿和其他一些擁有特權的大腦動物之外,大多數物種都不具備人類高度發達的自我意識,以及反思自身的能力。大多數生物學家和寵物主人都願意承認貓、狗和其他哺乳動物具有意識。然而,當我們考慮魚類和鳥類,更不用說魷魚、蒼蠅或蠕蟲等無脊椎動物時,我們的直覺完全失效了。它們是否體驗到生活的景象和聲音、痛苦和快樂?當然它們不可能有意識——它們看起來與我們太不一樣了,太陌生了。

特別是昆蟲,長期以來被認為是簡單的、反射性的生物,具有固有的本能行為。現在不是了。考慮一下蜜蜂,Apis mellifera,令人驚歎的能力。

法國圖盧茲大學的馬丁·吉爾法以及堪培拉澳大利亞國立大學的曼迪亞姆·斯里尼瓦桑和張少武,使用糖水作為獎勵,訓練自由飛行的蜜蜂進行各種複雜的學習任務。神經行為學家教會蜜蜂飛進和飛出高圓筒,這些圓筒有一個入口和兩個出口。每隻蜜蜂都必須選擇兩個出口之一離開圓筒並繼續飛行。(在蜂群中,雄蜂只佔少數,並且只做一件事——而且只在蜂群蜂王的處女飛行期間做。)

這些圓筒交錯排列成迷宮,具有多層“Y”形分支點,蜜蜂在到達所需的餵食站之前會遇到這些分支點。在一組實驗中,科學家們訓練蜜蜂追蹤彩色標記的蹤跡,就像尋寶遊戲一樣。然後,蜜蜂可以在一個完全陌生的迷宮中或多或少地遵循相同的策略。令人驚訝的是,蜜蜂可以以抽象的方式使用顏色,例如,當分支點是藍色時向右轉,當它是綠色時向左轉。個體動物發展出相當複雜的策略,例如始終通向目標的右轉規則,儘管不一定是最短的路線。

在人類中,符號資訊的短期儲存——例如當您將熟人的電話號碼輸入到 iPhone 的記憶體中時——與有意識的處理相關聯。蜜蜂能記住與任務相關的資訊嗎?評估工作記憶的黃金標準是延遲匹配樣本 (DMTS) 正規化。受試者看一張圖片幾秒鐘。然後測試影像消失五到十秒鐘。隨後,兩張圖片並排顯示,動物必須透過按下操縱桿或移動眼睛來選擇哪張圖片是測試圖片。只有當動物記住該影像時,才能正確執行此測試。更復雜的版本,延遲非匹配樣本 (DNMTS) 任務,需要一個額外的處理步驟:選擇與先前顯示的影像相反的影像。

雖然不能期望蜜蜂按下操縱桿,但可以訓練它們在為 DMTS 測試修改的圓筒內選擇左側或右側出口。顏色圓盤充當迷宮入口處的線索,以便蜜蜂在進入之前看到它。一旦進入迷宮,蜜蜂必須選擇顯示與入口處的顏色匹配(DMTS)或不同(DNMTS)的顏色的手臂。蜜蜂出色地完成了這兩項任務。它們甚至可以推廣到以前從未遇到過的情況。也就是說,一旦它們接受了顏色的訓練,它們就“明白了”,現在如果迷宮入口處留下帶有垂直光柵的圓盤,它們就可以沿著垂直條紋的蹤跡前進。這些實驗告訴我們,蜜蜂已經學會了一種抽象關係(DMTS 中的相同,DNMTS 中的不同),而與刺激的物理性質無關。對新刺激的概括甚至可以從氣味到顏色發生。

昆蟲智力
雖然這些實驗並沒有告訴我們蜜蜂是有意識的,但它們告誡我們,在這一點上我們沒有原則性的理由拒絕這種斷言。蜜蜂是非常適應性強且複雜的生物,擁有略少於一百萬個神經元,這些神經元以超出我們當前理解的方式相互連線,擠在不到一立方毫米的腦組織中。蜜蜂大腦中的神經密度大約是哺乳動物大腦皮層的 10 倍,我們大多數人認為大腦皮層是地球上進化的頂峰。在人類中,大腦皮層的廣泛喪失,例如植物人特里·夏沃,會導致意識的不可逆轉的喪失。但這並不是說,對於具有不同進化遺產的生物來說,大腦皮層是意識所必需的。

蜜蜂生活在高度分層但靈活的社會組織中,其群體決策技能可以與學術界、企業界或政府委員會的效率相媲美。在春天,當蜜蜂分群時,它們會選擇一個新的蜂巢,這個蜂巢需要在幾天內滿足許多需求(下次您去尋找房子時請考慮一下)。它們使用搖擺舞交流有關食物來源的位置和質量的資訊。蜜蜂可以飛行數公里並返回蜂巢,這是一項非凡的導航表現。它們的大腦似乎已經融入了它們環境的地圖。吹入蜂巢的氣味可以觸發蜜蜂返回之前遇到這種氣味的位置。法國小說家馬塞爾·普魯斯特在《追憶似水年華》中著名地描述了這種型別的聯想記憶。

考慮到所有這些能力,為什麼幾乎每個人都本能地拒絕蜜蜂或其他昆蟲可能是有意識的想法?問題在於蜜蜂與我們和我們的同類如此不同,以至於我們的洞察力對我們不起作用。但這僅僅是因為它們很小並且生活在群體中,並不意味著它們不能有主觀狀態,不能聞到金色花蜜的香味,不能體驗溫暖的陽光,甚至可能沒有原始的自我意識。我不是神秘主義者。我不是在為泛靈論辯論,也不是認為任何事物都有意識。我也不是假設蜜蜂可以像動畫卡通蜜蜂一樣推理或反思它們的命運。

這種困境突顯的是,沒有被接受的意識理論,沒有原則性的理論可以告訴我們哪些系統,有機的或人工的,是有意識的,以及為什麼。在缺乏這種理論的情況下,我們至少必須對這些生物的意識保持不可知論。因此,下次當蜜蜂在你早餐吐司上盤旋,被甜果醬吸引時,輕輕地將她趕走。因為她可能是一個有情眾生,在光線下體驗她短暫的插曲,擠在這瞬間和永恆之間。

注意:本文最初以標題“蜜蜂是什麼感覺?”發表。

(延伸閱讀)

  • 昆蟲中“相同”和“不同”的概念。 Martin Giurfa、Shaowu Zhang、Arnim Jenett、Randolf Menzel 和 Mandyam V. Srinivasan 發表於《自然》雜誌,第 410 卷,第 930–933 頁;2001 年 4 月 19 日。

  • 蜜蜂大腦及其應用的三維平均形狀圖譜。 Robert Brandt 等人發表於《比較神經病學雜誌》,第 492 卷,第 1 期,第 1–19 頁;2005 年 11 月 7 日。

克里斯托夫·科赫 是艾倫研究所和 Tiny Blue Dot 基金會的神經科學家,艾倫腦科學研究所前任所長,以及加州理工學院前教授。他的最新著作是《那時我就是世界本身》。科赫定期為包括《大眾科學》在內的各種媒體撰稿。他住在太平洋西北地區。

更多作者:克里斯托夫·科赫
SA Mind Vol 19 Issue 6本文最初以 “意識再探:蜜蜂是什麼感覺?” 為標題發表於 SA Mind 第 19 卷第 6 期 (), p. 18
doi:10.1038/scientificamericanmind1208-18
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