乌鸦是动物王国中最聪明的生物之一。它们能够做出受规则指导的决定，并且能够创造和使用工具。它们似乎也表现出一种与生俱来的数字感。研究人员现在报告说，这些聪明的鸟类能够理解递归——将结构嵌入到其他类似结构中的过程——这长期以来被认为是人类独有的能力。
递归是语言的一个关键特征。它使我们能够用简单的句子构建复杂的句子。例如句子“猫追逐的老鼠跑了。”这里，从句“猫追逐”被包含在从句“老鼠跑了”中。几十年来，心理学家认为递归是人类独有的特征。有些人认为它是将人类语言与其他动物交流形式区分开来的关键特征。但是，关于这个假设的疑问一直存在。“人们一直对非人类动物是否也能掌握递归序列感兴趣，”安德烈亚斯·尼德实验室的博士后研究员戴安娜·廖说，安德烈亚斯·尼德是德国蒂宾根大学的动物生理学教授。
在2020年发表的一项关于猴子、成年人和儿童的研究中，一组研究人员报告称，产生递归序列的能力可能并非我们物种独有。人类和猴子都被展示了一个显示屏，上面有两对以随机顺序出现的括号符号。受试者接受训练，按照“中心嵌入”递归序列（例如 { ( ) } 或 ( { } )）的顺序触摸它们。在给出正确答案后，人类会收到口头反馈，而猴子则会获得少量食物或果汁作为奖励。之后，研究人员向受试者展示了一组全新的括号，并观察他们以递归方式排列括号的频率。实验中的三只猴子中有两只比非递归序列（如 { ( } )）更频繁地生成递归序列，尽管它们需要额外的训练课程才能做到这一点。其中一只动物在约一半的试验中生成了递归序列。相比之下，三到四岁的儿童在大约 40% 的试验中形成了递归序列。
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这篇论文促使廖和她的同事们调查乌鸦是否也可能具有递归能力，因为乌鸦以其著名的认知技能而闻名。该团队采用了 2020 年论文中使用的协议，训练了两只乌鸦按中心嵌入的递归序列啄括号对。然后，研究人员测试了这些鸟类在新符号集上自发生成此类递归序列的能力。乌鸦的表现也与儿童相当。这些鸟类在大约 40% 的试验中产生了递归序列——但没有猴子所需的额外训练。《科学进展》杂志今天发表了这项研究结果。
乔治·瓦洛蒂加拉是意大利特伦托大学的神经科学教授，他没有参与这项工作，他说，乌鸦可以掌握中心嵌入结构，并且它们在这方面比猴子做得更好，“这非常令人着迷”。他补充说，这些发现提出了一个问题，即非人类动物可能会将这种能力用于什么。“它们似乎没有任何类似于人类语言的东西，因此递归可能与其他认知功能相关，”他说。一种推测是，动物可能使用递归来表示其社会群体内的关系。
当 2020 年关于人类和猴子递归能力的研究发表时，一些专家仍然不相信猴子理解递归。相反，一些人认为，动物通过学习括号的显示顺序来选择递归序列。例如，如果训练序列是 [ ( ) ]，并且猴子后来被展示了不同的配对，例如 ( ) 和 { }，它们会首先选择它们从训练中识别出的括号，然后选择它们从未见过的新括号对。最后，它们会选择训练课程中匹配的括号放在序列的末尾（因为它们已经了解到匹配的括号出现在末尾）。
为了解决这个局限性，廖和她的同事将序列从两对扩展到三对——例如 { [ ( ) ] }。廖说，对于三对符号，在不掌握递归基本概念的情况下产生序列的可能性要低得多。在这里，研究人员也发现，鸟类最有可能选择中心嵌入的反应。
一些科学家仍然持怀疑态度。阿诺·雷是法国国家科学研究中心的心理学高级研究员，他说，这些发现仍然可以从简单的联想学习角度来解释——动物在其中学习将一个符号与下一个符号联系起来，例如将左括号与右括号连接起来。他解释说，一个关键原因是研究设计中的一个特征：研究人员在他们的集合中在右括号周围放置了边框——作者指出，这是帮助动物定义括号顺序所必需的。（2020 年的研究也使用了相同的带边框布局。）对于雷来说，这是该研究的一个关键局限性，因为动物可能已经掌握了带边框的符号——这些符号总是会出现在递归序列的末尾——是获得奖励的符号，从而帮助它们简单地学习打开和关闭括号的显示顺序。
在雷看来，“递归处理”作为一种独特的认知形式的概念本身就是有缺陷的。他说，即使在人类中，这种能力也最有可能仅通过联想学习机制来解释——他和他的同事在2012 年对狒狒的研究中提出了这一点——并且迄今为止，还没有关于如何将识别和操作此类序列的能力编码在人脑中的令人满意的解释。雷认为，研究人员目前主要分为两个阵营：一个阵营认为人类语言建立在独特的能力之上，例如理解递归的能力，另一个阵营认为人类语言是从更简单的过程（例如联想学习）中产生的。
但廖指出，即使在边框的帮助下，乌鸦仍然必须弄清楚中心嵌入的顺序，即左右括号从外向内配对。换句话说，如果鸟类只了解到左括号在序列的开头，而右括号在结尾，那么您会期望看到相同比例的 ( { ) } 不匹配和正确的反应。但是，她说，她和她的同事发现，即使使用更复杂的三对括号序列，乌鸦选择后者的次数也多于前者。
对于廖来说，看到祖先很久以前在生命进化的分支树上与灵长类动物分道扬镳的鸟类——也似乎能够解析和生成递归序列，这意味着这种能力是“进化上古老的”，或者它是作为所谓的趋同进化的产物而独立发展的。廖补充说，由于鸟类的大脑缺乏灵长类动物的分层新皮层，因此这一观察结果表明，后者的大脑结构可能不是展示这种认知能力所必需的。
瑞典隆德大学认知科学副教授马蒂亚斯·奥斯瓦特没有参与这篇新论文，他认为，这项研究结果与一系列研究结果相符，这些研究表明，鸟类拥有与灵长类动物相同的许多认知技能。“对我来说，这只是为令人惊叹的数据目录锦上添花，这些数据表明鸟类一直被完全误解了，”奥斯瓦特说。“说哺乳动物在认知上接管了世界，这根本就是错误的。”