從動物觀點「看」世界、「想」問題

Photo Credit: Depositphotos
我們想讓你知道的是

任何人閱讀完法蘭斯.德瓦爾的《你不知道我們有多聰明》這本書,應該都會跟我有一樣的想法,那就是我們對動物的了解實在太少了,牠們到底在想什麼?為何會那樣做?牠們的行動有目的嗎?

文:焦傳金(清華大學系統神經科學研究所所長)

很多人都曾聽過莊子與惠子的「濠梁之辯」,尤其是當莊子說:「這些魚兒多麼快樂啊!」惠子卻問:「你又不是魚,怎麼知道魚是快樂的?」莊子反問惠子:「你又不是我,怎麼知道我不知道魚的快樂?」這個經典對話點出了研究動物行為的困難,但也提醒我們,若是要了解動物的行為,就必須從動物的觀點「看」世界、「想」問題。

任何人閱讀完法蘭斯.德瓦爾的《你不知道我們有多聰明》這本書,應該都會跟我有一樣的想法,那就是我們對動物的了解實在太少了,牠們到底在想什麼?為何會那樣做?牠們的行動有目的嗎?這些問題真的不是從人類的自身經驗可以理解的,有時甚至會產生偏見與誤解。我本身也是一位研究動物行為的科學家,我非常認同作者的觀點,在本書的結尾,我希望能與讀者分享我的閱讀心得,並從我自己的學習歷程來探討研究動物行為的樂趣。

我最早接觸動物行為學(Ethology)是在大學時期,除了積極修課與廣泛閱讀外,我也在當時中山大學海洋生物研究所莫顯蕎老師實驗室進行「關公蟹的攜物行為」的專題研究。這是一個有趣的實驗,因為關公蟹在海洋中會利用後面幾對腳將海膽或其他生物揹負在背甲上,以達到保護或偽裝的目的,我們很好奇牠們如何選擇要揹負的東西,於是我們先讓關公蟹揹一個鐵製的罐頭蓋,然後逐漸在上面加入不同重量的磁鐵塊,直到牠們放棄揹負的東西。這雖然是一個很簡單的實驗,但對一個大學生來說,能有機會親身參與動物行為實驗的設計與執行,的確是一件令人興奮的事,後來又能在台大舉辦的第一次動物行為暨生態研討會中發表成果,對我來說意義非凡!

然而我真正開始認真思考本書所提到的尼可.丁伯根(Niko Tinbergen)動物行為學中的「四個為什麼(Four Whys)」,是在美國念研究所的時期。這是在研究動物行為的理論中最重要的四大支柱,也就是基於他在一九六三年的一篇論文「On aims and methods of Ethology」所提出的動物行為學四個提問,分別是「(mechanism)行為的運作機制為何?」、「(adaptive value)行為對動物的影響為何?」、「(ontogeny)行為的發育過程為何?」及「(phylogeny)行為的演化歷程為何?」。若是要徹底了解任何觀察到的動物行為,我們就必須要能回答這「四個為什麼」。雖然當時尼可・丁伯根並沒有討論到「演化認知」的議題,但他的動物行為學四大提問一直深深影響著我,我無論做什麼樣的研究題目,總是環繞著這「四個為什麼」。

在研究生時期,我也師承歐洲學派的動物行為學,如同作者一樣,我們都堅信要了解動物的行為,必須在大自然中觀察,並依據牠們的生活型態來設計實驗,而不是在實驗室中用人為方式來操控動物的行為。另一則有趣的關聯是,在我曾經待過的美國木洞海洋生物實驗室(Marine Biological Laboratory, Woods Hole)的圖書館牆上,竟然高掛著路易士.阿格西(Louis Agassiz)的名言「研究自然、而非書籍(Study nature, not books.)」,它提醒了我們觀察自然才是創意與靈感的來源,即使是在擁有眾多藏書與期刊的圖書館中,真正的知識是來自大自然,而不是書本!

因此,無論是珍.古德(Jane Goodall)的野外紀錄,或是作者在動物園的長期研究,這些「近身觀察」都是他們能夠充分了解靈長類行為的重要關鍵。我過去也經常在珊瑚礁潛水,與我的指導教授湯瑪斯・克隆尼(Thomas Cronin)一起在水下近距離觀察螳螂蝦與其他魚類的行為,這些野外工作雖然辛苦,但每次實地觀察動物在自然棲地的行為,總能引發我們對實驗設計的新想法,更重要的是,在自然環境中(而非實驗室內)研究動物行為,有助於我們理解作者在文中所提到的「環境界」這個概念,也就是德國生物學家魏克斯庫爾(Jakob von Uexküll)所指稱的:提出一個觀看動物的嶄新視角——「環境界」(Umwelt,德文「周遭世界」之意)。

若我們要以動物的觀點去理解牠們的環境,那麼我們必須要知道牠們的感覺與知覺,並以牠們的感受來解讀牠們的行為。以我研究的視覺領域來說,我們知道許多動物的視覺能力與人類有很大的不同,例如:蜜蜂可以看到紫外光的顏色,蝴蝶可以偵測到偏振光訊號;烏賊與章魚雖然空間解析度很好,但牠們卻是色盲等。因此在研究上,我們必須隨時提醒自己,不能直接用我們眼睛所看到的情況來想像動物的世界,而應該設計適當的感測器來記錄牠們所看到的訊號,並根據牠們視覺系統的運作方式,來模擬牠們所感受到的環境,也就是「從動物的眼睛看世界」。

在幾年前,我與台大昆蟲系的楊恩誠老師合作,建立一套「蜜蜂相機」,也就是利用已知的蜜蜂三種感光細胞光譜設計濾片來拍攝蜜蜂眼睛所看到的世界。當時我們正與東海大學生科系的卓逸民老師合作進行人面蜘蛛體色的功能性研究,雖然人面蜘蛛對我們來說,「看起來」真的很像人臉,但我們想知道蜜蜂是否真的可以「看到」人面蜘蛛上的鮮黃色圖案?畢竟人與蜜蜂的眼睛很不一樣。於是我們利用蜜蜂相機拍攝人面蜘蛛在自然棲地的狀態,進而模擬牠們所看到的人面蜘蛛的樣貌,在過程中我們還得考慮空間解析度的問題,因為已知蜜蜂複眼遠不如人類單眼可以看得那麼清楚,所以我們不能直接將相機所拍攝到的影像當作是蜜蜂所看到的世界。

因此我們經由計算,將複眼的光學結構考慮進去,於是模擬出蜜蜂眼中人面蜘蛛的樣貌。雖然最終的結果是一個模糊的影像,但因為人面蜘蛛上的鮮黃色圖案有紫外光反射,且蜜蜂具有紫外光視覺,因此我們可以確認蜜蜂是可以「看到」人面蜘蛛上的圖案(雖然牠們看不到清晰的「人臉」),這樣的結果也與卓逸民老師先前的行為生態學研究結果相符合,這個例子清楚的說明了從「從動物的眼睛看世界」的重要性。

演化生物學家費奧多西.多布然斯基(Theodosius Dobzhansky)曾經說:「缺少演化的洞見,生物學將失去其意義。」(Nothing in biology makes sense except in the light of evolution.)神經生物學家戈登.謝潑德(Gordon Shepherd)也曾說:「缺少行為的洞見,神經生物學將失去其意義。」(Nothing in neurobiology makes sense except in the light of behavior.)對我來說,要知道動物行為到底如何產生,也就是尼可.丁伯根「四個為什麼」的第一個「行為的運作機制為何?(mechanism)」,一定要去了解牠們的神經系統,唯有知道行為背後的神經網絡與調控機制(neural basis of behavior),我們才能理解為何面對同樣的問題,不同動物有不同的行為模式,這就是所謂的神經行為學(Neuroethology)。

在神經行為學的研究中有許多經典的例子,例如:蝙蝠如何利用聽覺系統進行回聲辨位,或是弱電魚如何利用偵測電場來避開障礙物等。因為我對頭足類(章魚、烏賊與魷魚)的體色改變有特別的興趣,因此牠們的神經系統是如何快速調控皮膚顏色,使得牠們可以在極短的時間將自己隱身在環境中,或是可以做為彼此溝通的語言,便成為我積極想探索的神經行為學問題。

在過去幾年中,我們實驗室利用軟絲(一種身體兩側有鰭的魷魚)來回答這一類的問題,我們研究軟絲的大腦視葉(optic lobe),因為這是頭足類體色調控的神經系統最上游的腦區。我們利用電刺激的方式去探索大腦視葉如何產生多種不同的體色圖案,最近的結果發現,牠們的大腦視葉並不像一般哺乳類動物運動皮質是有與身體對應的功能性分區,相反的,軟絲的大腦視葉似乎是由多個重複性的單元所構成。或許就如本書作者所說:「但章魚所屬的是演化樹上相當現代的分支。無論在解剖學或心理層面,我們都好像幾乎與牠們沒有任何共同點。」從神經行為學的觀點來說,不同的動物本來就會有不同的演化適應,尤其在親緣關係相距較遠的物種上,這種現象更是普遍。無論頭足類的結果是否與靈長類相近,研究不同動物行為的神經基礎總是能帶給我們許多新的啟發。

雖然尼可・丁伯根的動物行為學研究「四個為什麼」並沒有涉及「認知」的議題,但不可否認的,當我們開始從動物行為學進入到神經行為學之後,我們必須面對大腦神經系統所產生的行為對動物本身的意義,這也就是本書作者所強調的「演化認知」領域。從本書中我們已經知道有許多的精采實驗都已證實動物是有理解他人、解決問題、計畫未來等能力,牠們絕對不是一個單純透過學習調整「刺激-反應」的生物。

在我們所研究的烏賊行為中,我們也發現烏賊對食物多寡的選擇並不是永遠選擇多的那一邊,牠們會視情況做出最佳選擇,這樣的結果顯示烏賊的決策行為並非簡單的反應,而是有認知的參與。更有趣的是,不同的烏賊即使在相似情況下有時也會有不同的反應,多數研究行為的人會認為這是個體差異,不過我們卻認為這或許透露出頭足類動物不一樣的心智,也有可能是因為我們太不了解牠們的「想法」了,畢竟牠們跟我們人類差別太大,我們實在很難完全從牠們的觀點去想事情。

在本書最後,作者也坦承「情緒」是他幾乎沒有觸及到的話題,我個人也認為「動物情緒」與「動物認知」一樣重要,透過實驗設計,現在我們已能用認知偏差(cognitive bias)的方式來檢視動物是否有「類情緒行為」(emotion-like behavior)。例如,最近的一篇研究就證明熊蜂(bumble bees)有這種類情緒的行為,我想未來的研究或許會有更多的結果能證實許多動物的行為都會受到情緒的影響。若是動物會認知、有情緒,那我們還能說牠們沒有「意識」嗎?回到查爾斯.達爾文(Charles Darwin)曾經講過的那句話「在心智上,人類和其他高等動物之間,至多僅是程度有別,而非本質有異」,的確是非常有道理的!

動物行為真的既豐富又有趣,了解牠們並不是為了要更加了解我們自己,而是可以欣賞動物與其他動物及環境的互動方式,進而學習尊重不同生命的價值,並體認到人類只是在眾多有心智的動物中的其中一員。

書籍介紹

本文摘錄自《你不知道我們有多聰明:動物思考的時候,人類能學到什麼?》,馬可孛羅出版

*透過以上連結購書,《關鍵評論網》由此所得將全數捐贈兒福聯盟

作者:法蘭斯.德瓦爾(Frans de Waal)
譯者:楊仕音、林雅玲、顧曉哲

人類與其他動物究竟有何不同?

是否在於人類擁有設計工具的能力?或是能意識到什麼是自我?感受得到現在與未來的差異?還是如大文豪馬克.吐溫所說,因為人類是唯一會臉紅的生物?在過去,我們也許對於「人類是萬物之靈」的信念堅定不移,可是隨著近數十年認知領域研究的革命性發展,關於動物與人類智力的種種定見開始產生動搖、甚至遭到推翻。

你可能從沒想過人類以外的動物會做出下列舉動:

  • 母黑猩猩不僅會使用人類的奶瓶哺餵下一代,還懂得在寶寶需要打嗝時及時抽出奶瓶
  • 北美星鴉能將兩萬顆松子藏在方圓數平方公里,數個月後再準確地挖出來取食過冬
  • 若要一頭大象區分眼前不同的人,牠能夠從年齡、性別和使用的語言來分辨
  • 日本獼猴吃甘藷之前不但知道要清洗,還知道用海水洗過沾上鹹味更好吃
  • 章魚懂得預先收集椰子殼保護自己,不被獵食者攻擊

美國國家科學院院士法蘭斯.德瓦爾在這本極具里程碑意義的書當中,將帶領我們重新定位人類在生物物種間的位置,並從一則則活潑有趣的故事、一次次精心設計的實驗,深入動物行為與認知研究的最前端——唯有以動物的視角觀察世界,才能理解動物們到底有多聰明!

getImage
Photo Credit: 馬可孛羅出版

責任編輯:翁世航
核稿編輯:朱家儀

或許你會想看
更多『評論』文章 更多『教育』文章 更多『精選書摘』文章
Loader