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南京大学团队证实灰喜鹊部分认知能力或可达六七岁儿童水平

2021-01-21 19:03:09来源:中国新闻网

中新网南京1月21日电(王安迪 齐琦 申冉)很多人都读过的《乌鸦喝水》故事,近日,被南京大学科研团队的科学家们通过实验再现,证实这一能力并非乌鸦的专长,灰喜鹊等乌鸦的近亲也能做到。该项能力说明鸟类的某些认知能力堪比人类六、七岁的儿童。

实验室提供给灰喜鹊的训练装置。 被采访者供图 摄实验室提供给灰喜鹊的训练装置。 被采访者供图

面对水浅、瓶口小、瓶颈长的窄口瓶,机智的乌鸦衔起石子投入瓶中,瓶中的水面随之上升,乌鸦最终喝到了水。那么,在现实中的生物世界,鸦科鸟类又是怎样面对这样的情况的呢?

近日,“自然出版集团”旗下刊物《科学报告》发表了南京大学生命科学学院动物行为与保护实验室的最新研究成果,通过“乌鸦喝水”的经典认知范式,揭示了灰喜鹊对自然世界物理规律的认知能力。实验室硕士生张宜贵为论文第一作者,南京大学生命科学学院李忠秋副教授为论文通讯作者。

6种实验中使用的不同设备和物体示意图。 被采访者供图 摄6种实验中使用的不同设备和物体示意图。 被采访者供图 摄

张宜贵说,乌鸦喝水范式是探索动物物理认知的极好范例,它要求受试者(动物)根据排水量选择功能选项。

在前人研究的基础上,此次该团队共进行了六个实验,分别设置了充水管与充沙管、重物体与轻物体、实心物体与空心物体、同一水位下不同直径的水管、高水位管与低水位管(相同管径)以及U型管,考察灰喜鹊在不同情境下能否选择正确的物体或者管道进行投掷,从而获得水面上的食物,进而从不同的角度考察它们对物理规律的认知能力。

通过各种不同质地的物块对灰喜鹊的认知能力进行测试。 被采访者供图 摄通过各种不同质地的物块对灰喜鹊的认知能力进行测试。 被采访者供图

实验发现,灰喜鹊在面对“乌鸦喝水”的情境时能够辨别水质和沙质、重物和轻物、实心物体和空心物体,体现出较高的类比问题解决能力(使用之前解决问题的经验解决当下类似的问题)以及训练迁移能力(把在一件事情中获得的经验用于另一件事情)。

张宜贵说,灰喜鹊相对于经典鸦科鸟类来说,体型上较小,也比较怕人。因此,为了更好地进行实验,首先要在实验室中和灰喜鹊建立互相信任的关系。此外,为了试验的顺利完成,还需要花费较长时间训练灰喜鹊掌握叼石头的技能,以及把石头扔进水里的动作过程。

南京大学生命科学学院动物行为与保护团队在实验室。 被采访者供图 摄南京大学生命科学学院动物行为与保护团队在实验室。 被采访者供图

动物认知能力及认知在动物中的进化是动物研究领域面对的难题之一。实验室成员罗云超介绍,鸦科鸟类在工具使用、情景记忆、抑制控制等方面有着与类人猿媲美的优异表现。不过,近四十年来各国研究人员主要集中于鸦科鸦属的行为研究,鸦科其他类群的研究则较少,留下了科研空白。

李忠秋介绍,与国外的相关研究相比,中国鸦科鸟类的认知研究起步较晚。2018年,中科院动物所的陈嘉妮在《科学》杂志上发表了一篇文章,证明了具有特殊认知技能的雄性虎皮鹦鹉(Melopsittacus undulatus)更容易获得雌性的青睐。从这之后,国内的动物认知研究开始受到广泛关注,而此次动物行为与保护实验室对于灰喜鹊的研究就很好地填补了此类研究的空白。

灰喜鹊在尝试使用不同物块让水面上升。 被采访者供图 摄灰喜鹊在尝试使用不同物块让水面上升。 被采访者供图

过去人们认为只有人类会使用工具,但在这个研究过程中,石头可以被灰喜鹊当作工具来使用从而获得食物,说明灰喜鹊能够使用工具。该研究还同时比较了灰喜鹊和被公认为鸟类认知天才的新喀鸦(Corvus moneduloides)的实验结果,证明了灰喜鹊和新喀鸦在“乌鸦喝水”经典范式上认知水平相近,在某些方面可能跟六七岁的儿童认知能力差不多。

通过目测和分析,灰喜鹊选择了适量物块投入水中。 被采访者供图 摄通过目测和分析,灰喜鹊选择了适量物块投入水中。 被采访者供图

“科研发现在不断更新着人们对动物的认识,这让人们意识到动物们不是机械、无情的,它们也是有意识、有感情,会思考、会计划的生灵。后续,动物行为与保护实验室还将聚焦于灰喜鹊合作、公平感、人脸识别、新奇恐惧症等多方面的研究,进一步探究灰喜鹊及其他动物的认知极限。”张宜贵说。(完)