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。