访客文章!正是时候:深入探究动物的记忆

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


编者按:今天的文章,恰如其分地接续了昨天关于人类对记忆的直觉的文章,来自 Felicity Muth,她在Not Bad Science博客撰写文章,并在推特上使用账号@FelicityMuth。这篇文章虽然可以独立阅读,但建议在阅读 Felicity 在The Guest Blog上的文章之后阅读。

我们现在已经知道很多年了,动物可能像我们一样拥有对过去事件或生活片段的记忆。这种“情景式记忆”最初是通过一系列关于星鸦的创新实验展示的(请参阅我今天在The Guest Blog上的文章!)。

Clayton 和 Dickinson 在他们具有影响力的实验中使用的西部星鸦的关键特征是,这些鸟类天生就有储存食物并在稍后挖出来的习性。这对于测试它们很有用,因为这种自然行为可以用来确定鸟类是否记得它们过去储存了什么、储存在哪里以及何时储存的。这个“什么-哪里-何时”三要素已成为证明动物情景式记忆的某种黄金标准。


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自星鸦之后,人们一直在研究其他动物是否也具有情景式记忆。许多动物已被证明也能够记住事件的“什么”、“哪里”和“何时”,包括黑猩猩、猩猩、倭黑猩猩、田鼠和喜鹊。然而,其他研究未能证明情景记忆存在于猕猴和老鼠等动物中。难道真的是某些动物可以记住,而另一些动物就是不能记住吗?更可能的情况似乎是我们“询问”动物是否记忆的方式给我们带来了不同的结果。

为了 выяснить 猕猴是否能记住过去的事件,研究人员以类似于星鸦的测试方式对猕猴进行了测试。首先,给猕猴一系列食物,看看它们最喜欢哪种。然后,为每只猴子分配两种食物:一种它们非常喜欢的,和一种它们不太喜欢但仍然会吃的。然后,它们探索了一个房间,找到了这两种食物被藏在哪里(在三个可能的藏身之处中的两个)。之后,它们被带离房间一小时或二十五小时。一小时后,两种食物仍然新鲜。然而,二十五小时后,猴子最喜欢的食物已经“腐烂”(被研究人员替换成了腐烂的版本)。猴子很快学会先寻找它们最喜欢的食物,并避开空的藏身之处。然而,它们未能学会长时间的延迟意味着它们最喜欢的食物已经腐烂,并且它们继续去藏着这种食物的地方。因此,似乎它们学会了情景记忆的“什么”(它们最喜欢的食物)和“哪里”(它被藏起来了),但没有学会“何时”部分。然而,即使猴子不记得在这种情况下发生了什么,也并不意味着在其他情况下它们可能不会记得。正如卡尔·萨根所说:缺乏证据并不等于证据的缺乏(尽管我应该指出,他实际上说这句话是为了反对这种思维方式;但这仍然是一句朗朗上口的台词)。

猕猴在这个实验中可能无法记住食物何时被隐藏的一个可能原因是,这些猴子在自然界中并不储存会腐烂和不会腐烂的食物。鉴于所有动物(大部分)都适应了它们所居住的环境,这些猴子在野外不需要记住这些事物,这很好地解释了为什么它们可能无法在实验室中做到这一点。虽然关于星鸦的实验表明它们具有情景式记忆,这对该物种来说非常出色,但它们可能不完全适合用于研究其他动物的记忆。现在正在为其他动物设计寻找情景记忆的新的原创方法,利用它们预先存在的自然行为。正如猕猴实验所强调的那样,情景记忆最成问题的组成部分之一是“何时”方面。“何时”的含义乍一看似乎很明显,但如果我们仔细思考,它可以意味着很多不同的事物。举个例子,想想你上次吃意大利面是什么时候。你可能会将“何时”记作一段时间(比如三天前)。然而,你也可能会将它与其他事件联系起来思考(比如你一周前在必胜客和妈妈共进晚餐的时候)。另一种“何时”被称为“在哪个背景下”,或者简称为“哪个”,这给了我们一个新的朗朗上口的定义:“什么-哪里-哪个”。

除此之外,Eacott 及其同事也使用这个定义来寻找老鼠的情景记忆。正如 Nicola Clayton 及其同事通过使用自然行为(它们的食物储存行为)证明了星鸦的情景记忆一样,他们也使用老鼠的自然行为来调查它是否具有情景记忆。老鼠强烈倾向于探索新奇物体。这意味着,如果它们进入一个房间,在那里它们之前已经见过大多数物体,但其中一个是新的,它们会走向这个物体并比任何其他物体更多地探索它(主要是通过嗅探)。我们情景记忆的一个重要方面是我们自发地记住事件,而无需接受训练才能做到这一点。老鼠探索新奇物体的行为的有用之处在于它也是自发的,并且老鼠不必事先接受训练才能做到这一点。

为了测试这些老鼠的情景式记忆,科学家们将不同的物体(“什么”)放置在房间的不同位置(改变“哪里”),并改变了房间的背景颜色(“哪个背景”)。我不完全确定他们使用了哪些物体,而且由于这不是研究的重点,为了说明目的,我们假设它是耶稣雕像和丘巴卡玩偶。首先,老鼠探索了一个房间(例如,一个橙色的房间,耶稣在左边,丘巴卡在右边)。然后,它们在不同的背景下(例如,一个蓝色的房间)再次看到这些物体并切换过来(这样耶稣现在就在右边)。然后,将老鼠放入它们之前经历过的背景中,其中有两个相同的物体。所以在我的例子中,这可能是一个橙色的房间,里面有两个耶稣。老鼠之前已经经历过这个物体(“什么”)、这些位置(“哪里”)和这个房间(“哪个”),因此这些刺激本身都不是新奇的。然而,虽然它们之前在橙色房间的左边见过耶稣,但它们没有在橙色房间的右边见过他。因此,右边的物体是最新的,如果老鼠记得它们之前见过什么,它们应该探索这个物体。老鼠确实这样做了,将“什么”、“哪里”和“哪个”组件整合到情景式记忆中。

这个实验的一个局限性是,老鼠总是可以看到其记忆的所有组成部分,并且可以使用这些线索来提醒它之前看到的东西。为了确保老鼠确实在回忆过去的经历,科学家们继续在类似的设置中再次测试老鼠,但这次的设置是它们看不到物体。在这个新的设置中,老鼠在两种不同的“哪个”背景(一个光滑的黑色迷宫,或覆盖着金属丝网)中接受训练,其中隐藏着两个不同的物体。在训练期间,老鼠学会了每个物体在每个背景中的位置(例如,“在黑色迷宫中,耶稣藏在左边,丘巴卡藏在右边,在金属丝网迷宫中,耶稣藏在右边,丘巴卡藏在左边”)。然后,将老鼠从迷宫中取出,放入它们的饲养笼中,并放上其中一个物体,例如耶稣雕像,持续八分钟。如果老鼠在这段时间内没有皈依基督教,它至少也会习惯这个物体。这意味着当老鼠被放回迷宫(比如黑色迷宫)时,它的自然倾向是想要探索另一个物体(丘巴卡),因为它更新奇。为了做到这一点,它们必须回忆起在黑色迷宫中,丘巴卡藏在右边,并跑到这个位置去找到它。换句话说,老鼠必须记住(“什么”)物体在(“哪个”)背景下的“哪里”。

老鼠确实能够做到这一点。这是一个令人兴奋的发现,因为这是除我们之外的其他动物情景式记忆的又一个例子,它是通过使用动物自发产生的行为发现的。这个发现也很令人兴奋,因为老鼠是阿尔茨海默病等人类疾病的模型生物,这些疾病会影响情景记忆。现在我们有了一种测试老鼠情景记忆的方法,这意味着我们可以看到当大脑的不同部分受损(就像疾病造成的损害一样)时,情景记忆是如何受到影响的。这种行为的神经学方面已经在深入研究中,我期待在未来几年看到该领域的新发现。

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猕猴:Flickr/Christina Hoheisel。老鼠:Flickr/Kathy Keatley Garvey,加州大学戴维斯分校昆虫学系。

Felicity Muth 是一名博士生,研究动物行为和认知。她坚信科学界应该更多地交流他们的工作,因为存在很多关于科学和科学家的误传和误解。而且,科学本身就非常有趣。

她撰写一个名为Not Bad Science的定期博客,内容是关于动物行为和认知领域最令人兴奋的新发现。您也可以在twitter上关注她。

Jason G. Goldman is a science journalist based in Los Angeles. He has written about animal behavior, wildlife biology, conservation, and ecology for 大众科学, Los Angeles magazine, the Washington Post, the Guardian, the BBC, Conservation magazine, and elsewhere. He contributes to 大众科学's "60-Second Science" podcast, and is co-editor of Science Blogging: The Essential Guide (Yale University Press). He enjoys sharing his wildlife knowledge on television and on the radio, and often speaks to the public about wildlife and science communication.

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