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2022-06-21 作者:生命科学学院 来源:科学技术处

乌鸦喝水、尔虞我诈、新奇恐惧——灰喜鹊比较认知研究取得新进展

近期,生命科学学院动物行为与保护实验室Lab of Animal Behavior & Conservation在灰喜鹊的比较认知方面取得一些新的进展。 "乌鸦喝水"是著名的伊索寓言之一,但在真实的自然世界中,科鸟类也的确可以完成叼石取水。2021112Scientific Reports上的文章,探究了灰喜鹊"乌鸦喝水"实验中其对物理世界的认知能力。该文章通过水与沙、重与轻、实与虚、粗与细、高与低、U型管等六个系列实验(图1),采用了一种新的数据分析方法,从认知心理学的角度来解释灰喜鹊对自然规律的认知能力。这项研究还与公认的天才新喀里多尼亚乌鸦(Corvus moneduloides"乌鸦喝水"数据进行比较发现至少在叼石取物的物理认知方面,灰喜鹊落下风灰喜鹊完成伊索寓言中的"乌鸦喝水"任务,不仅让我们小时候听到的童话照进现实,也让我们发现灰喜鹊具有高超的认知能力。它在实验中所表现初出来的类比问题解决的能力以及训练迁移也是我们在日常学习生活中经常使用的能力,该研究也被央视、中国科学报等十余家媒体专题节目录制或报道。

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1 伊索寓言范式中测试灰喜鹊的实验道具

基于"乌鸦喝水"实验,研究者设计了一个更为有趣的合作博弈实验,来探究Science杂志提出的世纪难题之一:合作是如何产生的。直接互惠促进合作的产生,是其中的主要假说之一。我们的初步想法是,灰喜鹊叼石砸物,对方获得食物,那么如果双方合作,就都可以获得食物,这样的直接互惠应该能够促进灰喜鹊相互合作共同受益。因此,基于"囚徒困境",我们设计了如下有趣的博弈情形,两只灰喜鹊,分别有两个选择:合作或背叛(图2然而,预期中的互帮互助互惠互益并未发生,实验开始时,几对灰喜鹊都会尝试互帮互惠,但很快,所有的合作行为就都消失了,在这一变化过程中,背叛、欺骗、尔虞我诈成为常态,最终达到了双方再不合作的稳定状态(图3即便实验后期增设了促进合作的条件,比如共处一室增进了解、食物奖励加倍、饥饿处理时间延长,对灰喜鹊的合作均没有显著的促进意义。这可能是因为,从个人角度考虑,选择背叛至少不会有损失这一合作博弈实验,大大丰富了"直接互惠导致合作产生"这一重大科学议题,也揭示了自然界个体互作可能机制。该研究2022617在行为学著名刊物Animal Cognition上线发表。

3 资源交换博弈模式下灰喜鹊训练和实验模式图,训练(上),实验(下)

4 灰喜鹊合作博弈的净收益变化

同时,动物行为学实验室积极参与国际动物认知大平台建设。2022110由英国剑桥大学牵头,南京大学动物行为与保护实验室主要参与,并联合全球共计16个研究机构共同开展对十种科鸟类恐新症的研究正式发表于生物学著名刊物Current Biology。来自10科物种共241只个体参与了本项研究,结果显示鸦科鸟类是否使用城市栖息地、成鸟的社会性、集群大小及是否储食4个因素会显著影响它们对新奇物体的恐惧水平,但只有聚群大小会影响鸦科鸟类对新奇食物的恐惧(图4恐新症会影响动物与新事物的互动,这提示我们在进行动物认知研究时应特别注意考量受试者对实验道具等的新奇恐惧水平,尤其是在涉及多物种的比较研究中。恐新症可能会影响物种或个体对新环境的适应速度,因此在物种重新引入或动物个性化饲养方面,它也可以作为有效的评估方法。本项跨物种的合作研究,可能是动物认知研究历史上,最大规模的一次全球合作,也为未来动物认知的广泛合作提供了范本。

4新奇恐怖症中测试灰喜鹊时使用的新奇物体(左)及被测试的灰喜鹊(右)

上述研究结果分别以Performance of Azure-winged magpies in Aesop's Fables paradigm Azure-winged Magpies would rather avoid losses than strive for benefits based on reciprocal altruismSocio-ecological correlates of neophobia in corvids为题,发表于Scientific ReportsAnimal CognitionCurrent Biology等期刊。这一批次救助的灰喜鹊,先后参与了拉绳取物、镜面实验、客体永久性、乌鸦喝水、合作博弈、恐新症及人脸识别等系列实验,完美的培养了3名硕士生,目前已经在南京市红山森林动物园展出并安享晚年(图5。参与灰喜鹊认知工作的主要人员包括:王琳、张宜贵、陈丽鑫、罗云超、余璠、王旭等,指导教师为李忠秋教授该研究并未获得项目资助,但部分人员津贴来自国家自然科学基金、西藏重大科技等项目。

5  ABC实验室退休的灰喜鹊在南京红山森林动物园展出并颐养天年