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养在实验室里的章鱼到底能做出什么事情
【7033】by1 2023-07-24 最后编辑2023-07-24 10:16:05 浏览292

你不知道被养在实验室里的章鱼到底能做出什么事情

科研圈 2021-04-17 12:42

做一只章鱼或乌贼是怎样的?

动物是否能意识到自身感觉到的一切?

完全不像人脑的大脑会如何看待世界?


海洋是心灵(mind)的起源地,或者说,心灵最早期的模糊形式是在海洋中形成的。痴迷潜水的心灵哲学(Philosophy of Mind)研究者彼得·戈弗雷-史密斯,关注从演化角度探索意识是如何从生物体的身体基础上产生的、动物是如何演化出主观经验的,也就是动物身为这种动物的特别感受。当这位全身包裹着橡胶的哺乳动物代表和一只同样对他充满好奇的头足纲动物在海中相遇,物质和心灵既在物理层面互相牵引,也为身心关系的研究带来了不同于人类的、他者意义上的全新认识。


作者简介:

彼得·戈弗雷-史密斯(Peter Godfrey-Smith),纽约城市大学研究生院哲学系特聘教授,悉尼大学科学史和科学哲学教授。他曾著有《理论和实在:科学哲学入门》(Theory and Reality: An Introduction to the Philosophy of Science)和《达尔文群体和自然选择》(Darwinian Populations and Natural Selection),后者曾荣获 2010 年拉卡托什奖。他在水下拍摄的章鱼视频可见于《美国国家地理》和《新科学家》等媒体。


译者简介:

黄颖,哲学博士在读,主要研究兴趣为心灵哲学、科学哲学,以及涉及还原论的形而上学。

就在头足纲动物的身体向着它们现在的身体形态演化时,另一种转变也在发生:一些头足纲动物变聪明了。


“聪明”是个容易引起争议的词,所以我们最好谨慎理解这种变化。首先,这些动物演化出了庞大的神经系统,包括体积较大的大脑。到底有多大呢?一只真蛸(Octopus vulgaris,即普通章鱼)体内大约有 5 亿多个神经元,几乎以任何标准来论都是很庞大的数量。虽然人类拥有更多的神经元(大概有 1,000 亿之多),但是章鱼的体积较小,和很多体形较小的哺乳动物(比如狗)相近。头足纲动物的神经系统比其他任何非脊椎动物都大得多。


绝对大小很重要,但相对大小通常能带来更多有用信息。相对大小指的是大脑体积和身体体积的比例,通过这个比例,我们可以知道一只动物“投资”了多少在自己的大脑上。可以通过称重来比较,而且只计入大脑中的神经元。即使用这种方式测量,章鱼的得分也很高,虽然不及哺乳动物,但大概在脊椎动物的得分范围内。不过,生物学家认为,测量尺寸大小只能为我们了解动物的脑力提供粗略的指南。有些动物的大脑结构和其他的并不一样,它们有更多或更少的突触,突触的复杂程度也有差异。在近期关于动物智力的研究中,最让人惊㤉的发现是,有些鸟类非常聪明,尤其是鹦鹉和乌鸦。从绝对大小来看,鸟类的大脑比较小,但脑力很强。


我们试图比较两种动物的脑力时,也会发现一个问题:没有任何单一、合理的标准来衡量智力。动物的生境和生存方式都不一样,所以各有所长。我们可以用工具箱类比:大脑就像控制行为的工具箱。人类世界不同行业的工具箱既有一些共同的元素,也很多样。在动物身上发现的所有工具箱都包括了某种知觉,虽然不同动物收集信息的方式不一样。所有(或几乎所有)两侧对称生物都有某种记忆模式和学习方式,它们可以用过去的经验来应对现在的经历。它们的工具箱内有时候包含解决问题和规划的能力。有些工具箱比其他的更复杂也更耗费精力,但工具箱在不同方面都可以很精巧。某种动物也许有更强的感官,另一种动物也许有更复杂的学习能力。不同的动物可以依靠不同的工具箱生存。


当我们比较头足纲动物和哺乳动物时,这种缺乏单一衡量标准的比较显得更加棘手。章鱼和其他头足纲动物都长着极其精致的眼睛,大致构造和我们人类相似。大型神经系统的两种演化实验都演化出了相似的视觉机制,但那些眼睛背后的神经系统有着非常不一样的构造。当生物学家观察一只鸟、一只哺乳动物甚至一条鱼时,他们能把两种不同动物大脑中的很多部分相互对应起来。脊椎动物的大脑都共有一种结构。当我们比较脊椎动物和章鱼的大脑时,所有可以对应的部分都消失了。它们和我们的大脑之间没有任何可以对应起来的部分。的确,章鱼甚至都没把体内的大部分神经元集中在大脑内部,大多分布在腕上。综上所述,了解章鱼有多聪明的办法就是观察它们能做什么。


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图片来源:Pexels


章鱼最著名的趣闻逸事,就是关于逃跑和偷窃的,比如水族箱里的章鱼会在夜间突然对隔壁的水族箱发动攻击以获取食物。这些故事除了听着有意思之外,并不能突出展示章鱼的高智力。虽然进出隔壁的水族箱需要费点力气,但水族箱本身和潮汐池没有太大区别。我发现过一个更让人着迷的行为:至少有两家水族馆的章鱼学会了关灯。它们在无人看管的情况下,向灯泡喷射水流使灯短路。在新西兰的奥塔戈大学,章鱼喷水使灯短路的行为给实验增加了太多成本负担,实验人员最后只好把它们放归野外。德国的一个实验室也遇到了同样的问题。章鱼的这些行为看上去的确非常聪明。然而,我们也可以从更日常的角度解释这种行为。章鱼不喜欢亮光,就像彼得·杜斯发现的那样,章鱼会向任何惹恼它们的物体喷射水柱。因此,向灯光喷射水柱的行为也许并不怎么需要解释。没有人类观察它们的时候,章鱼也更倾向于漫游到离它们洞穴很远的地方,对着灯泡这个特别的物体喷射水柱。从另一方面来说,我读到的这两个相似的故事都给人一种印象,章鱼可以非常迅速地明白它们的行为是否可行,比如是否值得准备就位、瞄准灯泡让它短路。应该可以设计一个实验来测试这些对章鱼行为的不同解释。


这个例子说明了一个更普遍的事实:章鱼有能力适应特殊的圈养环境,还能和饲养员互动。野外的章鱼基本都独居。大多数章鱼几乎没什么社交生活(不过我会在下文中讨论一些异类)。在实验室中,它们经常能迅速明白如何在新环境中生活。比如,人们很早就发现章鱼能识别不同的饲养员,据此表现出不同的行为。这么多年来,很多实验室都传出过类似的故事。起初,这类故事只被当作趣闻逸事。还是在新西兰那个有章鱼不停关灯的实验室,一只章鱼没有明显缘由地讨厌其中一名实验室工作人员。每当她路过水族箱后的走廊时,章鱼就会从她背后向她的脖子喷射近两升的水柱。在戴尔豪斯大学谢利·阿达莫(Shelley Adamo)的实验室里,有一只会对着来到实验室的任何新访客喷射水流的乌贼,但它并不会向实验室的常客喷水。2010 年,一项实验证实了太平洋巨型章鱼确实可以认出不同的人,甚至在穿着统一服装的条件下也能分辨。


哲学家斯蒂芬·林奎斯特(Stefan Linquist)曾经在一个实验室研究过章鱼行为,他表示:“当你研究鱼类时,它们并不知道自己正身处水族箱这样的非自然环境。但是章鱼就完全不同,它们知道自己身处这个特殊的环境,也知道你在水族箱外。它们所有的行为都因为意识到自己被圈养的事实而受到影响。”林奎斯特的章鱼会把自己的水族箱折腾得乱七八糟,它们会操控和测试这个水族箱。他曾经遇到过一个麻烦:他的章鱼会故意把自己的腕伸进水族箱的出水阀堵住水流,这么做也许是为了使水位升高。后来整个实验室都被淹了。


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图片来源:Pixabay


宾夕法尼亚米勒斯维尔大学的琼·博尔(Jean Boal)也给我讲了一个能解释林奎斯特观点的故事。博尔是出了名的最严谨、最有批判精神的头足纲动物研究者之一。她以缜密的实验设计闻名,她坚持认为,只有当实验结果能用最简单的方式来解释时,我们才能假设头足纲动物有“认知”或者“思想”。和很多研究者一样,博尔也有很多关于头足纲动物的故事,这些故事以令人费解的现象呈现了这些动物的内在思想。其中有一件事已经在她的脑海中萦绕了十多年。章鱼喜欢吃蟹类,但实验室通常会喂它们解冻好的虾或枪乌贼。章鱼会花点儿时间来适应这些二流食物,最终也适应了。一天,博尔正走过一排排水族箱,给每只章鱼喂一块解冻好的枪乌贼。走到头后,她就原路返回。然而,第一只水族箱里的章鱼似乎在等她。那只章鱼没有吃掉自己分到的那块枪乌贼,而是用一种引人注目的方式握着食物。博尔站在原地,只见这只章鱼慢慢地穿过水族箱游向有流出阀的那一边,同时一直目不转睛地盯着博尔。到达流出阀时,它还是盯着博尔,然后把那块枪乌贼碎块扔进了排水管。


和其他所有章鱼对着实验人员喷水的故事一道,博尔的故事让我想起了自己亲眼看过的一件事。被关起来的章鱼有时会尝试逃跑,逃跑时总能准确无误地选中实验人员没注意到它们的时候。如果你在一桶水中放入一只章鱼,它有时候看上去很怡然自得地待在水中;但只要你稍不留意,只消一秒钟,你回头就会看到这只章鱼悄悄地在地上爬。


我一直以为自己在过度想象章鱼的这种行为,直到几年前听了全职研究章鱼的戴维·谢尔(David Scheel)的一场讲座。谢尔也留意到,章鱼似乎能用一种微妙的方式注意到他是否在观察它们,会在他没注意到它们的时候逃走。我认为这种行为可以算是章鱼的自然行为,毕竟章鱼会选择在梭鱼没有注意到它们的时候逃走,而不是在注目之下落荒而逃。但章鱼能如此迅速地对着人类(不管戴没戴水肺面罩)做出这些行为,还是让人非常刮目相看。


这类故事越积越多后,我们就有了另一种解释去说明标准学习实验中章鱼表现得有好有坏的实验结果。通常认为,章鱼在这些标准实验中表现得并不格外出彩的原因在于,实验要求的行为并不是章鱼的自然行为。但实验室环境中的章鱼行为说明,这些“不自然的行为”对它们来说并不难实现。章鱼可以转开罐子来获取里面的食物,并且曾经有章鱼被拍到从内部打开罐子。没有比这些更不自然的行为了。我认为标准学习实验的问题在于,这些科学家认为章鱼会对不断拉扯杠杆来获取沙丁鱼、一块块地收集这些二流食物之类的行为感兴趣。老鼠和鸽子会这么做,但章鱼不会狼吞虎咽,它们处理每块食物的时间较长,可能吃不饱,容易对这种行为失去兴趣。至少对这些章鱼中的某些个体来说,从水族箱上方拽下台灯拖回洞中——这种行为更有趣。对着研究人员喷水也更有趣。