本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
瑜伽熊總是聲稱他比普通熊聰明,但普通熊似乎比以前認為的要聰明。奧克蘭大學的心理學家詹妮弗·馮克和佐治亞州立大學的邁克爾·J·貝蘭採用了一種常用於靈長類動物的測試方法並表明,這種方法不僅可以更廣泛地使用,而且熊還可以區分不同的數量。
數字認知可能是心智核心構建模組中理解程度最高的。數十年的研究為大猩猩、黑猩猩、獼猴、捲尾猴和松鼠猴、狐猴、海豚、大象、鳥類和魚類的數字能力提供了證據。在語言能力發展前的人類嬰兒與這些非人類動物物種共享相同的心理模組,用於表示和理解數字。這些物種都能夠精確地計數最多為三組的物體,但在那之後,它們只能近似估計一組中物品的數量。即使是生活在語言中沒有發展出明確計數列表的文化中的成年人,對於大於三的數量也必須依賴近似而不是精確。因此,嬰兒和動物更容易區分三十和六十,而不是區分三十和四十,因為 1:2 的比率 (30:60) 小於 3:4 的比率 (30:40)。隨著比率的增加,兩組之間的差異變得更小,使得在沒有明確計數的情況下更難以區分它們。
鑑於人類和蚊子魚等如此不同的物種以相同的方式表示數字,並受到相同(基於數量和基於比率)的限制和約束,因此有理由認為區分兩種數量的能力在進化上是古老的。也就是說,這種能力更有可能在進化早期出現,而不是多種認知系統在進化過程中多次發展出相同的限制和約束。
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然而,馮克和貝蘭認為,這個論點存在一個問題。大多數在數字認知方面進行研究的物種都是社會性的:靈長類動物、鯨目動物和鳥類,如鴉科動物和鸚鵡。鑑於此,他們認為,估計一組中物品數量的能力可能與追蹤社會群體成員的必要性有關。非社會性動物——即使是像黑熊這樣大腦較大的動物——可能因此不具備這種能力。
或者,如果數字認知與社會性無關,那麼黑熊應該確實能夠根據數量來區分集合。此外,它們的表現應該隨著比率的增加而下降,就像人類嬰兒、來自沒有計數列表的文化的人類成年人、非人類靈長類動物、鯨目動物和鳥類一樣。
馮克和貝蘭感興趣的事情之一是熊是否可以僅根據點的數量來區分點集,而不是一些相關的變數,例如表面積。因此,他們建立了兩種不同型別的測試試驗。在一致性試驗中,每組點的數量與其表面積相關。在不一致性試驗中,每組點的數量不與其表面積相關。
想象一下,瑜伽熊發現了兩條野餐布。在一張野餐布上,有三個巨大的野餐籃子,在第二張野餐布上,有兩個普通尺寸的籃子。如果瑜伽熊選擇三個巨大的籃子,那麼就不清楚他是根據數量還是體積來選擇的,因為它們是相關的。然而,如果他選擇三個較小的籃子而不是兩個巨大的籃子,那麼更合理地假設選擇是基於數量的。同樣,在這個實驗中,如果熊只在一致性試驗中成功,那麼就無法得出關於它們數字能力的結論,就其本身而言。
但是,馮克和貝蘭不僅僅對確定非社會性食肉動物的數字能力感興趣。因為不同的方法通常用於評估不同物種的心理能力,因此有時很難直接比較來自不同實驗的結果。在與靈長類動物和鳥類合作時,研究人員經常使用觸控式螢幕上顯示的計算機化刺激。為了發出諸如“這組物體更多”之類的選擇訊號,猴子或猿用手指按壓螢幕。鳥類通常用喙啄螢幕。馮克和貝蘭想知道他們是否可以讓熊用鼻子敲擊螢幕。透過使跨物種的實驗方法儘可能相似,直接比較跨物種的表現變得更加合理。
來自阿拉巴馬州威爾默市移動動物園的三隻圈養美洲黑熊兄弟姐妹(Ursus americanus)參加了這項實驗。研究人員訓練熊透過用鼻子按壓觸控式螢幕來做出反應。在訓練期間,布魯圖斯在選擇兩組中較大的一組後,會獲得一段旋律以及蜂蜜烤花生、香蕉顆粒、香蕉乾片、酸奶覆蓋的葡萄乾或威化餅乾作為獎勵,每組包含 1 到 10 個大小不一的點。達斯蒂和貝拉因選擇較小的一組而獲得獎勵。當他們選擇錯誤的選項時,計算機會發出響亮的嗡嗡聲。
當可以根據數量和表面積來選擇正確答案時,熊最成功,而不一致的數量與表面積相比,它們的成功率明顯降低。對於貝拉和達斯蒂來說尤其如此,它們因選擇點數較少的集合而獲得獎勵。對於它們來說,克服選擇表面積較大的集合的願望顯然很困難。
然而,即使對於不一致性試驗,所有三隻熊的表現也優於隨機機會的預測。研究人員認為,雖然表面積可能更突出,但這三隻熊也能夠表示數字量。單憑表面積不可能對它們的決定負責。數字本身肯定在它們的表現中發揮了至少一定的作用。
與所有其他接受過測試的物種一樣,當比率較小(因此,兩組之間的數值距離較大)時,熊的表現優於比率較大時。例如,它們更能夠區分 2 和 10(1:5 比率)或 2 和 8(1:4 比率),而不是 4 和 5 或 8 和 10(均為 4:5 比率)。右側的圖表顯示了布魯圖斯在其中一種條件下的表現。隨著比率的增加,他的表現會降低到接近隨機機會的水平。
總之,這些發現表明,熊可能更容易選擇較大的數量而不是較小的數量。在考慮野餐籃子時,這種策略是有道理的,但尚不清楚為什麼這種偏好會在計算機螢幕上的抽象二維點中持續存在,或者在訓練期間選擇較小的數量會獲得獎勵時持續存在。馮克和貝蘭說,選擇更大的量或更多的物品可能只是比選擇更小的量或數量更直觀。這與人類兒童最初偏好“更多”的證據一致。
還有幾個問題尚待解決。社會性在塑造數字認知中可能發揮什麼作用?與獵物物種相比,捕食者物種的不同需求可能如何影響數字的表示方式?一個令人困惑的發現是,當點是移動而不是靜止時,熊在識別更多點(對於布魯圖斯)或更少點(對於貝拉和達斯蒂)的集合方面不太成功。這可能是為什麼呢?
數字認知是比較心理學家最喜歡的話題,因此這些問題無疑將在未來幾年得到解決。
然而,這項研究的主要貢獻比點計數的細微之處更廣泛。通常,研究人員專注於與人類最密切相關的物種(例如靈長類動物和家養動物,如狗),或那些最容易在實驗室中測試和飼養的物種(如魚類和鳥類)。透過證明可以使用觸控式螢幕來探測熊等大型食肉動物的心智,其他研究人員可能會受到鼓舞,從而擴大他們的研究計劃,將熊和其他研究不足的物種包括在內。
馮克和貝蘭寫道:“考慮到可以以相同的方式測試如此不同的物種,以促進更全面地瞭解比較認知以及產生相似和不同特徵的各種力量,這令人興奮。” 從這個意義上講,他們的論文是對比較研究的號召。為了更完整地瞭解心智的構成方式,必須考慮更廣泛的方法,這首先要研究佔據與最熟悉的社會和物理生態位不同的物種。
馮克,J.,& 貝蘭,M. J. (2012)。熊也“計數”:黑熊(Ursus americanus)的數量估計和比較。《動物行為學》 DOI:10.1016/j.anbehav.2012.05.001