本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
本週早些時候，科學家安娜·威爾金森因其對紅腿象龜的傳染性打哈欠（實際上是缺乏）的研究而榮獲搞笑諾貝爾獎。如果您不熟悉搞笑諾貝爾獎，它們是頒發給“首先讓你發笑，然後讓你思考”的研究的。閱讀Scicurious對這些獎項的報道，請點選此處。由於我過去在這個部落格上兩次報道過威爾金森的研究，我想重發它們以紀念她獲獎。畢竟，致力於研究爬行動物認知的研究小組並不多。這是兩篇帖子中的第一篇，最初發表於2010年6月28日。
大多數研究認知的人都專注於哺乳動物或鳥類。但我希望我已經說服您，研究其他動物也很重要。維也納大學的一個研究小組喜歡冷血動物。如烏龜和蜥蜴等。他們認為
爬行動物、鳥類和哺乳動物都從共同的羊膜動物祖先進化而來，因此它們可能共享行為和形態特徵。然而，這個共同祖先生活在大約2.8億年前，因此同樣有可能出現不同的特徵和能力。儘管它們對於研究認知進化具有明顯的意義，但很少有研究調查爬行動物的學習能力。少數對爬行動物進行的研究發現，幾乎沒有令人印象深刻的認知技能的證據。然而，許多這些研究是在不適合被測物種的環境中進行的（例如，熱帶爬行動物的寒冷房間）。由於爬行動物是變溫動物（冷血動物），因此必須為它們提供類似於它們在自然棲息地中體驗到的環境溫度。只有這樣，才能測試它們真正的認知能力。
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從另一個同種（同一物種的成員）的行為中學習的能力是適應性的。生活在社會群體中的動物，如哺乳動物、鳥類、魚類和昆蟲，可以透過觀察其他群體成員解決問題來學習如何解決某些問題。根據這些作者的說法，沒有人研究過爬行動物的這種形式的社會學習。但是這種特徵——透過觀察學習的能力——的進化起源尚不清楚。在適當的條件下，紅腿象龜（Geochelone carbonaria）能否展示這種形式的社會學習的證據？
一個經常被隱含的假設是，生活在社會群體中促進了社會學習的進化。這導致了社會學習是社會生活產生的適應的假設。但是，試圖檢驗這一假設的研究遇到了一個重要的混淆因素：有些物種的學習能力就是比其他物種強。在社會任務中表現更好的物種在非社會任務中也表現更好。
威爾金森和她的同事們認為，他們已經找到了一種更好的方法來解決這個問題。他們從一個非群居物種（紅腿象龜）中選取個體，並詢問它們是否可以透過觀察其他紅腿象龜的行為來解決任務。如果社會學習是對社會生活的適應，那麼它們不應該表現出透過觀察成功學習。然而，如果社會學習能力僅僅是一種更普遍的學習能力的特定效果，那麼任何能夠學習的動物都應該能夠像使用任何其他環境線索一樣使用社會線索。
紅腿象龜是一種獨居物種，分佈在中美洲和南美洲的熱帶森林中。它們不生活在永久性群體中（不像一群住在下水道里的吃披薩的忍者），也沒有親代撫育。所以：你是一隻烏龜，你通常獨自度過你的時間。有一天，你四處走動，發現另一隻烏龜。你做了一個點頭展示，並弄清楚另一隻烏龜是否是異性。如果是，遊戲就開始了。下蛋等等。如果不是，兩隻烏龜互相忽略並繼續前進。
在這個實驗中，八隻烏龜被飼養在一起兩個月，使其充分接觸其他同種（同一物種的成員）。即使它們生活在一起，它們也從未見過任何人執行實驗任務，除非在嚴格的條件下。為了進行實驗，它們被分為兩個年齡和性別匹配的組。
遊戲的目的是獲得一塊食物，但有一個透明的V形柵欄將烏龜與食物隔開。一組（“非觀察者”）必須嘗試自己弄清楚如何獲得食物。第二組（“觀察者”）觀看受過訓練的個體繞過柵欄去取食物，然後再自己嘗試。
為什麼這個任務會很難？烏龜可能沒有很好的提前計劃能力。為了在這個任務中獲得食物，烏龜首先必須增加自身與食物之間的距離，然後再轉彎，這時它可以開始減小自身與食物之間的距離。沒有任何真正的未來計劃能力，增加你與目標之間的距離可能沒有任何實際意義。你為什麼要從洛杉磯飛往拉斯維加斯，並在亞特蘭大中轉？只有當這是到達拉斯維加斯的唯一方法時，它才有意義。
首先，對四隻非觀察者烏龜（亞歷山德拉、威廉敏娜、埃斯梅和艾米麗）進行了測試，以瞭解它們是否可以自己弄清楚。每隻動物每天測試一次，連續十二天。它們做得怎麼樣？
“但是欄杆在哪裡呢？”你問。我也問了同樣的問題。我想知道論文中是否出現了一些錯誤。沒有錯誤。資料都在那裡。沒有一隻烏龜成功。它們都急切地靠近柵欄，它們可以透過柵欄看到獎勵，但它們都沒有導航繞過障礙物。它們中的一些試圖強行穿過障礙物。大多數只是放棄並去睡覺了。
然後，威廉敏娜被費力地訓練繞過柵欄的右側以獲得食物。威廉敏娜花費了超過150次試驗才達到可靠的表現。（我可憐不得不訓練她的可憐的研究生。）
然後，觀察者組輪到了。每隻觀察者烏龜都被放入籠子裡，觀看威廉敏娜成功獲得獎勵。然後，威廉敏娜被移走，獎勵碗被重新裝滿，並且地面上的樹皮被更換（以確保觀察者不能簡單地追蹤她的氣味）。然後，觀察者被釋放並被允許取回食物。
這種情況下的所有四隻烏龜都至少取得了一些成功。陰影條代表透過繞過柵欄右側（如威廉敏娜所做的那樣）成功取回，白色條代表透過繞過柵欄左側成功取回。總共，透過向右走成功了21次，透過向左走成功了8次。除奎因外的所有參與者都透過向右走取得了他們的第一次成功。統計測試表明，它們向右走的次數明顯多於偶然預期的次數。
這項研究表明，紅腿象龜這種在野外不生活在社會群體中的動物，能夠利用社會資訊來解決問題。有時觀察者烏龜繞過柵欄左側的事實表明，它們並沒有依賴實驗者沒有看到的一些其他環境線索——它們更普遍地透過觀看威廉敏娜而學會了針對特定問題的解決問題的策略。奎因實際上在他第一次成功的嘗試中向左走了，摩西和奧爾德斯都使用了兩種方法。
據我所知，這篇論文是第一個關於非群居爬行動物社會學習的證據，它提供了可靠的證據，表明社會生活不是社會學習的先決條件。相反，它表明社會學習可能是更普遍的學習能力的結果。觀察者烏龜可能只是將威廉敏娜視為環境中的另一種資訊來源。
我認為（研究人員也注意到）接下來的步驟是看看烏龜是否也可以透過這種方式從其他物種或物體中學習。如果觀察者觀察一個人或一隻狗解決這個問題會怎麼樣？或者如果觀察者觀察一個機器人繞過柵欄會怎麼樣？它們會弄清楚嗎？我認為如果它們可以在這些條件下做到這一點，那麼可能實際上沒有任何社會性，可能只是威廉敏娜是環境中的另一種資訊來源。然而，如果它們只能從其他同種中學習，或者至少學習得更好或更快，那麼我認為這表明了一種根本的社會機制。
威爾金森，A.，庫恩斯特納，K.，穆勒，J.，和胡貝爾，L. (2010)。非群居爬行動物（紅腿象龜）的社會學習生物學快報。DOI：10.1098/rsbl.2010.0092
實驗室烏龜圖片來自威爾金森實驗室網站。頂部紅腿象龜圖片根據知識共享許可透過OpenCage.info使用。