尽管节肢动物的大脑很小,但一项新实验中的蜘蛛显示出一些复杂的认知计算。
科学家很想知道蜘蛛的大脑内部发生了什么。为了实验论证,研究者花了大量时间和蜘蛛相处,为蜘蛛设计小挑战——包括用美味的蟋蟀奖励它们,或者偷走蟋蟀来迷惑它们。(这些实验室的黑寡妇蜘蛛一定很鄙视研究者)
别说生物学家,普通人也都明白蜘蛛的大脑不像人类的大脑。它们的感官世界适合生活在蛛网上和黑暗的角落。
我们人类是非常视觉化的动物,而这些织网蜘蛛和它们的亲戚跳蛛不一样,几乎没有视力。它们虽然有眼睛,但大多更擅长感知光线和运动。 其中,黑寡妇蜘蛛的感知主要来自振动,这有点像听觉——它们的腿就像我们的耳朵,可以通过网接收振动。
在认知方面,生物学家知道这些蜘蛛会记住它们何时捕捉到猎物。一些科学家认为,它们甚至可以形成【心理表征】。
然而,蜘蛛的记忆有多详细,或者过去的事件如何影响它们未来的决定,人们知之甚少。因此,一个研究团队决定对黑寡妇的记忆进行测试。
这项研究被发表在《行为学》杂志上,结果表明:黑寡妇的记忆力惊人的好。它们不只是使用固定的行为模式对特定刺激做出反应,蜘蛛有能力做出决定。
这是一套投喂蟋蟀,然后从蜘蛛嘴边偷走的实验。
当蜘蛛的猎物被研究者偷走时,蜘蛛会在正确的地方寻找它。在某些情况下,它们能回忆起猎物的大小——更多地寻找最大的被盗零食。
实验从空的塑料盒开始,研究者让一只黑寡妇在里面建网一周——饿得“眼冒蓝光”的蜘蛛,才是好的实验对象——有动力去攻击蟋蟀。
一旦网织好了,蜘蛛也饿精了,研究者就会将一只蟋蟀放入网中不同部分。黑寡妇蜘蛛立即感觉到开饭了,它们接近并捕获猎物,然后迅速释放粘丝并开始包裹以固定它。
在正常情况下,蜘蛛会把猎物拖在一条丝线上,从网上悬挂下来。在那里,它们会咬穿蟋蟀外骨骼,吸出其中的汁液,然后扔掉外骨骼退回网中。
但这一次,研究者在它们有机会开吃之前就偷走了盛宴——万恶地用剪刀剪断那条丝线,然后用镊子把蟋蟀拉回来。
当黑寡妇气鼓鼓地在网上寻找自己的猎物时,研究团队会计算每只蜘蛛执行了多少次搜索。根据观察,研究小组得出了两个结论:蜘蛛搜索了捕获蟋蟀时的蛛网部分——这表明了对猎物位置的记忆。
而当两、三个不同大小的猎物被偷走时,蜘蛛会对更大的猎物进行更多的搜索。证据很清楚,黑寡妇是有意寻找的。
这简单的实验提醒了我们一个重大的事实:复杂的认知计算在动物界很普遍——内部导航系统出现在大大小小的大脑中,包括依赖于截然不同的感官输入的大脑。
小小的节肢动物能够编码复杂的记忆,这曾经被认为只有脊椎动物才能做到。
如今,越来越多的研究证据表明昆虫和蜘蛛可以形成并运用详细的记忆,虽然类似于人类的方式,但使用的机制却截然不同。
我们用海马体中的“位置细胞”来定位自己,这是节肢动物所缺乏的。然而,它们的大脑区域经过进化可以执行相同的功能。
我们人类的中枢神经系统包含脊髓和 1.4 公斤的大脑。相比之下,蜘蛛有两群称为神经节的神经元:一个在食道上方,一个在食道下方。
蜘蛛大脑的关键输入来自蜘蛛外骨骼上的数千个传感器,称为狭缝感受器。每一个看起来都像一个微小的裂缝,随着振动席卷蜘蛛的身体而变形。
蜘蛛的感知振动非常好,通过振动,它们能知道到底是美味落入了网中,还是某个手欠的人在拿着小棍瞎捅。
基于这种蛛-网一体的感知能力,有一些科学家认为蜘蛛网应该算做其大脑中枢感知的器官之一。这种说法肯定存在争议,但至少已经有一些证据表明,黑寡妇可以通过调整姿势来调谐到不同的频率——换个姿势,世界又多了一份精彩。
我们对大脑的了解还不足够。但至少,我们现在已经知道,不能从仅从大小、结构上去判断。
比如,鸟类作为一类生物,具有共同的大脑结构。
然而,有些鸟更擅长一些体现出智力的任务——乌鸦会计数并知晓 0 的概念;凤头鹦鹉撬开垃圾桶解决逻辑难题;松鸦在夏天和秋天埋藏食物,然后记住冬天应该去哪里找到它。
大小也不是绝对。在大脑结构类似的哺乳动物中,有些动物记忆超群,在寻找藏匿的食物方面也比其他动物更好。比如,松鼠就很擅长——它们有一个标准的哺乳动物大脑,虽然小,但是松鼠的记忆力在某些方面甚至比那些每天问“我手机在哪儿”的人类更好。
这一切,都不能从简单粗暴的大脑解剖结构或核磁共振成像中了解到。
好吧,我们一直都觉得,只有大脑足够大的动物才有资格加入记忆、认知、思考的讨论范畴,考虑昆虫或节肢动物蜘蛛的想法会被当成笑话。
通常,人们认为无脊椎动物只是具有反射性的生物,现在,一切都不一样了,你完全可以跟孩子说,蜘蛛也有复杂的记忆,复杂的思考。所以,别去惹它们。
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