章魚的思維

改編自《其他思維：章魚、海洋和意識的深層起源》，作者：彼得·戈弗雷-史密斯。版權所有 © 2016 Peter Godfrey-Smith。經 Farrar, Straus and Giroux, LLC（美國）、HarperCollins（英國）安排出版

有人在專注地注視著你，但你看不見他們。然後你注意到了，不知何故被他們的眼睛吸引。你身處海綿花園之中，海底散佈著灌木叢般鮮豔的橙色海綿。一隻大約貓大小的動物纏繞在其中一塊海綿和周圍灰綠色的海藻中。它的身體似乎無處不在又無處可尋。你唯一能確定的部分是一個小腦袋和兩隻眼睛。當你繞著海綿移動時，那雙眼睛也跟著移動，保持距離，讓一部分海綿隔在你們之間。這種生物的顏色與海藻完美匹配，只是它的一些皮膚摺疊成微小的塔狀尖峰，尖端與海綿的橙色相配。最終，它高高地抬起頭，然後利用噴射推進力像火箭一樣飛走了。

與章魚的第二次相遇：這次是在一個巢穴裡。貝殼散落在前面，與一些舊玻璃碎片排列在一起。你停在它的房子前面，你們倆互相看著對方。這隻很小，大約網球大小。你伸出一隻手，伸出一根手指，章魚的一條手臂慢慢地展開，伸出來觸控你。吸盤抓住你的皮膚，抓得很緊，令人不安。它拉扯你的手指，品嚐著它，同時輕輕地把你拉進去。這條手臂上佈滿了感測器，每個吸盤上都有數百個。手臂本身充滿了神經元，是神經活動的巢穴。在手臂後面，一雙圓圓的大眼睛始終注視著你。

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章魚及其近親（墨魚和魷魚）代表著無脊椎動物海洋中的一塊心智複雜性的島嶼。自從大約十年前我第一次與這些生物相遇以來，與它們互動時可能產生的強烈參與感一直讓我很感興趣。我們最近的共同祖先非常遙遠——比第一批恐龍還要古老兩倍以上——它們代表著大腦和複雜行為進化中完全獨立的實驗。如果我們能夠將它們視為有知覺的生物來聯絡，那不是因為共同的歷史，不是因為親緣關係，而是因為進化兩次構建了心智。它們可能是我們最接近於遇到智慧外星生物的生物。

大腦比較

章魚、墨魚和魷魚屬於一類稱為頭足綱的海洋軟體動物，以及現已滅絕的生物，如菊石和箭石。章魚的化石記錄仍然稀少。作為唯一沒有外部或內部殼，也沒有硬質部分（除了喙）的頭足綱動物，它們不易儲存。但在它們進化的某個階段，它們發生了輻射——目前已知約有 300 種，包括深海和珊瑚礁棲息型別。它們的長度從不到一英寸到巨大的太平洋章魚不等，後者重達 100 磅，臂展達 20 英尺。

隨著頭足綱動物的身體進化成這些現代形態——將殼內化或完全失去殼——另一種轉變發生了：一些頭足綱動物變得聰明起來。“聰明”是一個有爭議的術語，所以讓我們謹慎地開始。首先，這些動物進化出了大型神經系統，包括大型大腦。大型是什麼意思？一隻普通章魚（Octopus vulgaris）的身體中約有 5 億個神經元。這在幾乎任何標準下都很多。人類有更多——接近 1000 億——但章魚與各種哺乳動物處於同一範圍內，接近狗的範圍，並且頭足綱動物的神經系統比所有其他無脊椎動物都大得多。

絕對大小很重要，但通常認為它不如相對大小——大腦大小占身體大小的比例——資訊量大。這告訴我們動物在其大腦中“投入”了多少。章魚在這方面也得分很高，大致在脊椎動物的範圍內，儘管沒有哺乳動物那麼高。然而，生物學家認為所有這些大小評估都只是對動物腦力的一種非常粗略的指導。有些大腦的組織方式與其他大腦不同，突觸更多或更少，突觸也可能更復雜或更簡單。最近關於動物智力的研究中最令人震驚的發現是一些鳥類，尤其是鸚鵡和烏鴉，非常聰明。鳥類的大腦絕對尺寸很小，但功能非常強大。

鑑於這一切，弄清楚章魚有多聰明的方法是看看它們能做什麼。章魚在實驗室的智力測試中表現相當不錯，但並沒有表現出愛因斯坦般的才能。它們可以學會導航簡單的迷宮。它們可以使用視覺線索來區分兩個熟悉的環境，然後採取最佳路線前往獎勵。它們可以學會擰開罐子以取出裡面的食物——甚至從裡面擰開。但是，在所有這些情況下，章魚的學習速度都很慢。然而，在這種混合實驗結果的背景下，有無數軼事表明，還有更多事情正在發生。

逃脫和盜竊

最著名的章魚故事涉及逃脫和盜竊，其中漫遊的水族館章魚在夜間襲擊鄰近的魚缸以獲取食物。這些故事——2016 年迪士尼皮克斯電影《海底總動員2：多莉去哪兒》中章魚惡作劇的基礎——並非特別表明高智商。即使出入口需要付出更多努力，相鄰的魚缸也與潮汐池沒有太大區別。但這裡有一個我發現更耐人尋味的行為：至少在兩個水族館中，章魚學會了透過向燈泡噴射水柱並使電源短路來關燈。在紐西蘭奧塔哥大學，這種遊戲變得非常昂貴，以至於不得不將章魚放回野外。

點選或輕擊放大

這個故事說明了一個更普遍的事實：章魚有能力適應圈養的特殊環境以及與人類飼養員的互動。至少從軼事上看，長期以來人們似乎認為，圈養的章魚可以識別不同的飼養員，並對他們表現出不同的行為。在紐西蘭的同一個實驗室裡，章魚不僅有“熄燈”問題，而且還無緣無故地討厭一名工作人員。每當那個人從水箱後面的走道經過時，她都會被半加侖的水柱噴到後頸上。

達爾豪西大學在加拿大新斯科舍省的神經科學家雪萊·阿達莫也有一隻墨魚，它總是向所有新來實驗室的人噴水，但不會向經常在周圍的人噴水。2010 年，已故生物學家羅蘭·C·安德森和他在西雅圖水族館的同事們進行了一項測試，以測試巨型太平洋章魚的識別能力，實驗中包括一位經常餵養八隻動物的“好”飼養員和一位用帶刺的棍子觸控它們的“壞”飼養員。兩週後，所有章魚對兩位飼養員的表現都不同，這證實了它們可以區分不同的人，即使他們穿著相同的制服。

圭爾夫大學在加拿大安大略省的哲學家斯特凡·林奎斯特曾經研究過章魚的行為，他這樣說：“當你與魚一起工作時，它們不知道自己身處一個不自然的特殊場所——魚缸中。但對於章魚來說，情況完全不同。它們知道自己身處這個特殊場所內，而你身處其外。它們的所有行為都受到它們對被囚禁的意識的影響。”林奎斯特的章魚會擺弄它們的水箱，並故意將出水閥堵住，方法是將手臂伸進去，可能是為了提高水位。當然，這淹沒了整個實驗室。

章魚噴射實驗人員的故事讓我想起了我親眼所見的事情。圈養的章魚經常試圖逃跑，當它們逃跑時，它們似乎總是能準確地選擇你沒有看著它們的那一刻。我以為我可能是在想象這種傾向，直到幾年前我聽了阿拉斯加太平洋大學的海洋生物學家大衛·謝爾的演講，他全職研究章魚。他也說，章魚似乎以微妙的方式追蹤他是否在看著它們，並在他不注意時採取行動。我認為這作為章魚的一種自然行為是有道理的；當梭魚沒有看著你時，你想要逃跑。但章魚能夠如此迅速地對人類做到這一點——無論是否戴著水肺面罩——都令人印象深刻。

另一種從軼事發展到實驗研究的章魚行為是玩耍。艾伯塔省萊斯布里奇大學的頭足綱動物研究創新者詹妮弗·馬瑟與安德森一起，對這種行為進行了首次研究，現在已經對其進行了詳細的研究。一些章魚——而且只是一些章魚——會花時間用噴射流在它們的水箱裡吹動藥瓶，“彈跳”瓶子在來自水箱進水閥的水流上來回移動。一般來說，章魚對任何新事物的最初興趣都是味覺上的——我可以吃它嗎？但一旦發現某物不可食用，並不總是意味著它沒有趣。目前在日本沖繩科學技術大學院大學工作的邁克爾·庫巴的工作證實，章魚可以很快判斷出某些物品不是食物，但通常仍然非常感興趣地探索和操縱它們。

用腳思考

現在讓我們更仔細地看看這些行為背後的神經系統是如何進化的。大型大腦的歷史大致呈字母 Y 形。Y 形分支的中心是脊椎動物和軟體動物的最後共同祖先——大約在 6 億年前。那個祖先可能是一種扁平的、蠕蟲狀的生物，具有簡單的神經系統。它可能長有簡單的眼睛。它的神經元可能部分聚集在前端，但那裡不會有太多大腦。

從那個階段開始，神經系統的進化在許多譜系中獨立進行，包括導致不同設計的大腦的兩個譜系。在我們的譜系中，出現了脊索動物設計，動物背部中央有一條神經索，一端有一個大腦。這種設計在魚類、爬行動物、鳥類和哺乳動物中都可以看到。

另一方面，在頭足綱動物的一側，進化出了不同的身體結構和不同型別的神經系統。無脊椎動物的神經元通常聚集在許多神經節中，這些神經節是散佈在身體各處的小結，彼此相連。神經節可以成對排列，透過沿著身體和橫跨身體的聯結器連線，就像緯度和經度線一樣。這有時被稱為梯狀神經系統。

隨著頭足綱動物的進化，一些神經節變得龐大而複雜，並且添加了新的神經節。神經元集中在動物的前端，形成越來越像大腦的東西。舊的梯狀設計部分被淹沒，但只是部分被淹沒。例如，在章魚中，大多數神經元都在手臂本身中——幾乎是中央大腦中神經元的兩倍。手臂有自己的感測器和控制器。它們不僅有觸覺，而且還有感知化學物質的能力——嗅覺或味覺。章魚手臂上的每個吸盤可能有 10,000 個神經元來處理味覺和觸覺。即使是外科手術切除的手臂也可以執行各種基本動作，例如伸展和抓握。

每條手臂的內部協調也可以非常優雅。當章魚拉入一塊食物時，手臂末端的抓握會產生兩波肌肉啟用，一波從尖端向內移動，另一波從底部向外移動。當這兩波相遇時，會形成一個關節，有點像臨時的肘部。每條手臂的神經系統中還包括神經元環路（在行話中稱為遞迴連線），這可能會給手臂帶來簡單的短期記憶形式，儘管尚不清楚該系統對章魚有什麼作用。

章魚的大腦與其手臂有什麼關係？早期觀察行為和解剖結構的工作給人的印象是，手臂享有相當大的獨立性。正如羅傑·T·漢隆和約翰·B·梅森格在他們 1996 年出版的《頭足綱動物行為》一書中寫道，至少在基本動作的控制方面，手臂似乎與大腦“奇怪地脫節”。但章魚可以在某些情況下團結起來。正如我之前提到的，當你在野外接近章魚時，至少在某些物種中，章魚會伸出一條手臂來檢查你——這種行為表明了一種有意性，一種由大腦引導的動作。

事實上，某種區域性控制和自上而下控制的混合可能正在起作用。我所知道的關於這個主題的最佳實驗研究來自耶路撒冷希伯來大學神經生物學家本亞明·霍克納的實驗室。2011 年，研究人員塔瑪·古特尼克和露絲·拜恩，以及霍克納和庫巴，進行了一項非常聰明的實驗，以測試章魚是否可以學會引導單條手臂沿著迷宮般的路徑到達特定位置以獲取食物。這項任務的設定使得手臂自身的化學感測器不足以引導其到達食物；手臂必須在某一點離開水面才能到達目標位置。但迷宮牆是透明的，因此可以看到目標位置。章魚必須用眼睛引導手臂穿過迷宮。

章魚花了很長時間才學會這樣做，但最終，幾乎所有接受測試的動物都成功了。眼睛可以引導手臂。與此同時，該論文還指出，當章魚出色地完成這項任務時，找到食物的手臂似乎會在行進過程中進行區域性探索，爬行和觸控周圍。因此，似乎有兩種形式的控制在協同工作：透過眼睛對手臂的整體路徑進行中央控制，並結合手臂本身對搜尋進行微調。

共同點

儘管存在許多差異，但頭足綱動物與脊椎動物有一些驚人的相似之處。例如，脊椎動物和頭足綱動物分別進化出了“相機”眼睛，眼睛裡有一個晶狀體，可以將影像聚焦在視網膜上。在雙方都可以看到幾種學習能力。透過關注獎勵和懲罰，透過跟蹤什麼有效和什麼無效來學習，似乎在進化過程中被獨立發明了多次。另一方面，如果它存在於人類/章魚的共同祖先中，那麼它在兩個譜系中都得到了極大的擴充套件。

還有更微妙的心理相似之處。研究表明，章魚和我們一樣，似乎有明顯的短期記憶和長期記憶。它們似乎有類似睡眠的東西。賓夕法尼亞州米勒斯維爾大學的讓·G·博爾領導的 2012 年一項研究發現，墨魚似乎有一種快速眼動 (REM) 睡眠形式，類似於我們做夢時的睡眠。（目前尚不清楚章魚是否也有這種類似 REM 的睡眠。）其他相似之處甚至更加抽象，例如識別個體人類。如果動物是社會性的或一夫一妻制的，這種能力是有意義的，但章魚不是一夫一妻制的，性生活隨意，而且似乎不是很社會化。

即便如此，這裡也蘊含著關於聰明動物如何處理它們世界中的事物的教訓。它們將世界劃分為可以記住和識別的物體，儘管這些物體呈現自身的方式發生了變化。這也是章魚思維的一個顯著特徵——其熟悉性和與我們雙足動物理解世界的方式的相似性令人印象深刻。

體現智慧？

章魚有時被認為是心理學中一種稱為具身認知理論運動的重要例證。它的中心思想之一是，我們的身體，而不是我們的大腦，對我們處理世界的某些“聰明”之處負責。例如，我們肢體的關節和角度使諸如行走之類的動作自然而然地產生。知道如何行走部分取決於擁有合適的身體。

但是，具身認知運動的信條與章魚的存在方式的怪異性並不完全吻合。具身認知的捍衛者經常說，身體的形狀和組織編碼資訊。但這要求身體有一個形狀。章魚可以靠手臂站立，擠過比它的眼睛略大的洞，變成一顆流線型的導彈，或者摺疊起來放入罐子裡。

此外，在章魚中，大腦本身從哪裡開始和結束尚不清楚。章魚充滿了神經質；身體不是一個由大腦或神經系統控制的獨立事物。通常的爭論是在那些將大腦視為全能 CEO 的人和那些強調儲存在身體本身中的智慧的人之間進行的。但章魚生活在通常的圖景之外。

它有一個身體——但這是一個千變萬化的身體，充滿了可能性；它沒有約束性和行動指導性身體的成本和收益。章魚生活在通常的身體/大腦劃分之外。——P.G.-S.