熊蜂破解 17 世纪的心理学难题

通过回答莫利纽克斯问题中提出的问题,这些无脊椎动物可能已经证明了内在表征物体的能力

蜜蜂通过视觉识别球体,即使它之前只接受过通过触摸来检测球体的训练。

Lars Chittka

1688 年,爱尔兰哲学家威廉·莫利纽克斯写信给他的同事约翰·洛克,提出了一个难题,直到今天仍然吸引着哲学家和科学家的兴趣。这个想法很简单:一个天生失明的人,通过触摸学会了区分物体,如果他或她恢复了视力,能否纯粹通过视觉来识别它们?

这个问题,被称为莫利纽克斯问题,探讨了人类的心灵是否具有形状的内在概念,这种概念是如此的先天,以至于一个失明的人在恢复视力后可以立即识别物体。另一种可能是,形状的概念不是先天的,而是必须通过视觉、触觉和其他感官来探索物体才能学习,这是一个从头开始可能需要很长时间的过程。

几年前,有人尝试通过在先天失明但在白内障手术后恢复视力的儿童身上测试莫利纽克斯问题来解决这个难题。尽管孩子们不能立即识别物体,但他们很快就学会了这样做。结果模棱两可。识别物体需要一些学习,但似乎研究参与者并非完全从头开始。


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伦敦玛丽女王大学的 Lars Chittka 和他的同事们再次尝试寻找答案,这次使用了另一种物种。为了测试熊蜂是否可以形成物体的内在表征,Chittka 和他的团队首先训练这些昆虫使用糖奖励来区分球体和立方体。蜜蜂在光线下接受训练,在那里它们可以看到但不能触摸隔离在封闭培养皿内的物体。然后在黑暗中对它们进行测试,在那里它们可以触摸但看不到球体或立方体。研究人员发现,即使无脊椎动物不得不依靠触觉而不是视觉来区分物体,它们也会花更多时间接触它们被训练与糖奖励相关的形状。

研究人员还对未经训练的熊蜂进行了反向测试,首先在黑暗中(它们可以触摸但看不到球体或立方体)用奖励教导它们,然后在光线下(它们可以看到但不能触摸物体)测试它们。同样,尽管蜜蜂在测试中不得不依靠视觉而不是触觉,但它们仍然能够识别与糖奖励相关的形状。简而言之,“蜜蜂已经解决了莫利纽克斯问题,”Chittka 说。

大量的研究工作记录了蜜蜂的视觉模式识别能力。研究人员之前就知道,这些昆虫可以识别花朵中复杂的颜色模式,甚至可以识别人脸。但是,大多数这些模式识别任务都可以通过非常简单的特征检测器来完成——例如,神经元的边缘方向、亮度场等等。“你可以在没有实际在你的脑海中漂浮虚拟图像的情况下完成看似高级的模式识别,这是一种物体的表示,”Chittka 说。“所以这始终是一个大问题:是否像我们的感知工作方式一样,在蜜蜂的头部内部存在一种物体的表示,而不是图像的简单元素,这些元素在某种程度上与奖励相关联?”

昆虫能够通过跨感官模式传递信息来区分形状这一事实表明,它们可以表示物体特征,并且可以通过视觉或触觉访问这些特征。“这就是我们对此感到兴奋的原因,”蜜蜂感觉生理学家和行为生态学家 Chittka 说。

未参与这项研究的专家也对此很感兴趣,但表达了一些保留意见。维也纳兽医大学的动物学家 Ludwig Huber 说,该实验表明,蜜蜂可以将它们从一种感官模式中识别出的特征转移到另一种感官模式中,他研究了哺乳动物和鸟类中的跨模态感官整合。“但最大的问题是‘这个特征是什么,它有多抽象?’”他认为,蜜蜂可能能够通过将感官信息从一种模式转移到另一种模式来区分圆形表面和锐利边缘,而无需识别物体或对其进行内在表征。

Huber 还对该实验在现实世界中的有效性表示怀疑。例如,在野外,熊蜂很可能依靠视觉和嗅觉线索来识别花朵。他希望看到一项测试,该测试更类似于蜜蜂在自然界中可能遇到的物体和感官线索类型。

在伦敦政治经济学院研究动物感知力的科学哲学家 Jonathan Birch 警告说,蜜蜂可能在巢穴环境中已经有了将关于直线边缘和弯曲表面的视觉和触觉信息联系起来的先前经验,因此无法消除一些跨感官整合是后天学习而非先天的可能性。

对于 Chittka 来说,最终目标是 выяснить 蜜蜂是否具有意识,神经科学和认知科学通常通过关注来自不同感官的信息整合来研究意识。他早期对熊蜂的研究表明,它们具有复杂的学习和记忆能力。“这些任务以及蜜蜂的表现都不是意识的正式指标。事实上,没有任何东西是,”Chittka 在最近于德克萨斯州奥斯汀举行的整合与比较生物学学会年会上发表的演讲中说。“但所有这些加在一起,我认为,会将概率推向正确的方向。”

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