探索蜜蜂意识

蜜蜂展现出非凡的天赋——这些能力在狗等哺乳动物身上,我们会将其与意识联系起来

我们认为意识这种神奇的礼物是理所当然的。从我醒来的那一刻到我进入沉沉的、无梦的睡眠,我的意识中都充满了感觉。与哲学家、小说家和其他文人墨客的断言相反,总的来说,这种意识流与安静的自我反省和内省思想无关。不,它的大部分内容都充满了原始的感觉。

两周前,我和一位朋友在加利福尼亚州马里布的太平洋海浪之上攀登了一处海崖。当我在绳索的前端时,我内心的批评家——那个在我脑海中提醒我截止日期、担忧和我的不足的声音——消失了,沉默了。我的思绪完全在那里——意识到岩石的确切方向、形状和纹理,寻找我可以抓住手指和脚趾的微小凹陷,始终意识到我离上一个岩钉有多高。前一刻,我非常清楚我的脚踩在过于光滑的岩石上,左手向上伸去抓住一个把手。下一刻,我腾空了,我的右手流血了,我的右胸腔疼痛。在喘过气并向我焦虑的保护者喊我没事后,我充满了因又一次坠落而幸存下来的肾上腺素,无法抑制我的热情,并尖叫起来。

今天,只有瘀伤的肋骨仍然证明了意识流中有多少是纯粹的感觉。无论你是在摩托车上穿梭于流动的车流中,在山中奔跑,随着快节奏的摇滚乐跳舞,阅读一本引人入胜的书,做爱还是与你的朋友辩论,你的眼睛、耳朵、皮肤和身体传感器都会在你的大脑画布上描绘出一幅引人入胜的外部世界图景,包括你自己的身体。


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动物意识?
我怀疑这种感觉与动物有意识地体验它们的世界的方式并没有那么不同。除了类人猿和其他一些拥有特权的大脑动物之外,大多数物种都不具备人类高度发达的自我意识,以及反思自身的能力。大多数生物学家和宠物主人都愿意承认猫、狗和其他哺乳动物具有意识。然而,当我们考虑鱼类和鸟类,更不用说鱿鱼、苍蝇或蠕虫等无脊椎动物时,我们的直觉完全失效了。它们是否体验到生活的景象和声音、痛苦和快乐?当然它们不可能有意识——它们看起来与我们太不一样了,太陌生了。

特别是昆虫,长期以来被认为是简单的、反射性的生物,具有固有的本能行为。现在不是了。考虑一下蜜蜂,Apis mellifera,令人惊叹的能力。

法国图卢兹大学的马丁·吉尔法以及堪培拉澳大利亚国立大学的曼迪亚姆·斯里尼瓦桑和张少武,使用糖水作为奖励,训练自由飞行的蜜蜂进行各种复杂的学习任务。神经行为学家教会蜜蜂飞进和飞出高圆筒,这些圆筒有一个入口和两个出口。每只蜜蜂都必须选择两个出口之一离开圆筒并继续飞行。(在蜂群中,雄蜂只占少数,并且只做一件事——而且只在蜂群蜂王的处女飞行期间做。)

这些圆筒交错排列成迷宫,具有多层“Y”形分支点,蜜蜂在到达所需的喂食站之前会遇到这些分支点。在一组实验中,科学家们训练蜜蜂追踪彩色标记的踪迹,就像寻宝游戏一样。然后,蜜蜂可以在一个完全陌生的迷宫中或多或少地遵循相同的策略。令人惊讶的是,蜜蜂可以以抽象的方式使用颜色,例如,当分支点是蓝色时向右转,当它是绿色时向左转。个体动物发展出相当复杂的策略,例如始终通向目标的右转规则,尽管不一定是最短的路线。

在人类中,符号信息的短期存储——例如当您将熟人的电话号码输入到 iPhone 的内存中时——与有意识的处理相关联。蜜蜂能记住与任务相关的信息吗?评估工作记忆的黄金标准是延迟匹配样本 (DMTS) 范式。受试者看一张图片几秒钟。然后测试图像消失五到十秒钟。随后,两张图片并排显示,动物必须通过按下操纵杆或移动眼睛来选择哪张图片是测试图片。只有当动物记住该图像时,才能正确执行此测试。更复杂的版本,延迟非匹配样本 (DNMTS) 任务,需要一个额外的处理步骤:选择与先前显示的图像相反的图像。

虽然不能期望蜜蜂按下操纵杆,但可以训练它们在为 DMTS 测试修改的圆筒内选择左侧或右侧出口。颜色圆盘充当迷宫入口处的线索,以便蜜蜂在进入之前看到它。一旦进入迷宫,蜜蜂必须选择显示与入口处的颜色匹配(DMTS)或不同(DNMTS)的颜色的手臂。蜜蜂出色地完成了这两项任务。它们甚至可以推广到以前从未遇到过的情况。也就是说,一旦它们接受了颜色的训练,它们就“明白了”,现在如果迷宫入口处留下带有垂直光栅的圆盘,它们就可以沿着垂直条纹的踪迹前进。这些实验告诉我们,蜜蜂已经学会了一种抽象关系(DMTS 中的相同,DNMTS 中的不同),而与刺激的物理性质无关。对新刺激的概括甚至可以从气味到颜色发生。

昆虫智力
虽然这些实验并没有告诉我们蜜蜂是有意识的,但它们告诫我们,在这一点上我们没有原则性的理由拒绝这种断言。蜜蜂是非常适应性强且复杂的生物,拥有略少于一百万个神经元,这些神经元以超出我们当前理解的方式相互连接,挤在不到一立方毫米的脑组织中。蜜蜂大脑中的神经密度大约是哺乳动物大脑皮层的 10 倍,我们大多数人认为大脑皮层是地球上进化的顶峰。在人类中,大脑皮层的广泛丧失,例如植物人特里·夏沃,会导致意识的不可逆转的丧失。但这并不是说,对于具有不同进化遗产的生物来说,大脑皮层是意识所必需的。

蜜蜂生活在高度分层但灵活的社会组织中,其群体决策技能可以与学术界、企业界或政府委员会的效率相媲美。在春天,当蜜蜂分群时,它们会选择一个新的蜂巢,这个蜂巢需要在几天内满足许多需求(下次您去寻找房子时请考虑一下)。它们使用摇摆舞交流有关食物来源的位置和质量的信息。蜜蜂可以飞行数公里并返回蜂巢,这是一项非凡的导航表现。它们的大脑似乎已经融入了它们环境的地图。吹入蜂巢的气味可以触发蜜蜂返回之前遇到这种气味的位置。法国小说家马塞尔·普鲁斯特在《追忆似水年华》中著名地描述了这种类型的联想记忆。

考虑到所有这些能力,为什么几乎每个人都本能地拒绝蜜蜂或其他昆虫可能是有意识的想法?问题在于蜜蜂与我们和我们的同类如此不同,以至于我们的洞察力对我们不起作用。但这仅仅是因为它们很小并且生活在群体中,并不意味着它们不能有主观状态,不能闻到金色花蜜的香味,不能体验温暖的阳光,甚至可能没有原始的自我意识。我不是神秘主义者。我不是在为泛灵论辩论,也不是认为任何事物都有意识。我也不是假设蜜蜂可以像动画卡通蜜蜂一样推理或反思它们的命运。

这种困境突显的是,没有被接受的意识理论,没有原则性的理论可以告诉我们哪些系统,有机的或人工的,是有意识的,以及为什么。在缺乏这种理论的情况下,我们至少必须对这些生物的意识保持不可知论。因此,下次当蜜蜂在你早餐吐司上盘旋,被甜果酱吸引时,轻轻地将她赶走。因为她可能是一个有情众生,在光线下体验她短暂的插曲,挤在这瞬间和永恒之间。

注意:本文最初以标题“蜜蜂是什么感觉?”发表。

(延伸阅读)

  • 昆虫中“相同”和“不同”的概念。 Martin Giurfa、Shaowu Zhang、Arnim Jenett、Randolf Menzel 和 Mandyam V. Srinivasan 发表于《自然》杂志,第 410 卷,第 930–933 页;2001 年 4 月 19 日。

  • 蜜蜂大脑及其应用的三维平均形状图谱。 Robert Brandt 等人发表于《比较神经病学杂志》,第 492 卷,第 1 期,第 1–19 页;2005 年 11 月 7 日。

克里斯托夫·科赫 是艾伦研究所和 Tiny Blue Dot 基金会的神经科学家,艾伦脑科学研究所前任所长,以及加州理工学院前教授。他的最新著作是《那时我就是世界本身》。科赫定期为包括《大众科学》在内的各种媒体撰稿。他住在太平洋西北地区。

更多作者:克里斯托夫·科赫
SA Mind Vol 19 Issue 6本文最初以 “意识再探:蜜蜂是什么感觉?” 为标题发表于 SA Mind 第 19 卷第 6 期 (), p. 18
doi:10.1038/scientificamericanmind1208-18
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