过去研究曾认为“大脑尺寸”决定不同物种在“抑制控制”认知能力的表现,如今在大脑相对袖珍的孔雀鱼身上,观察到与哺乳类与鸟类相近的表现。
大脑的执行功能(executive functions)是当代认知神经科学关心的重点,执行功能代表一个生物体具有高阶的认知与自律机制,能与他的行动之间有良好的协调。
其中,抑制控制(inhibitory control)是执行功能里的重要关键,这个功能可以帮助生物体去抑制或延后一个想当然尔的反应,简单地说就是能够“hold得住”,然后因此达成某些特定的目标。因此在实验室里,通常会设计一些冲突、要求受试者必须延后反应等情境来测试这个功能。
能发展出良好的抑制控制能力,常被认为是人类与众不同之处,或者至少是只有大型、具有复杂神经系统、已发展出重要认知功能的脊椎动物专属的特征。支持这个论点的主要证据是,即使是在孩童、或是在一些人类以外的灵长类动物身上,时常可以观察到他们面对抑制控制课题的困难。
2014年一项实证研究针对30多种哺乳类与鸟类进行研究,结论主张抑制控制功能的表现与“大脑尺寸”成正相关的关系。
不过,一些后续的研究则有不同的见解,认为其实有些鸟类可以展现与人猿相近的能力,即使它们的大脑明显小于人猿。其他也有一些研究1,2在硬骨鱼(teleost fish)身上观察到这些本来被认为只有部分哺乳类和鸟类才有的认知能力。
因此,2017年10月一项发表在Scientific Reports期刊的研究中,来自意大利帕多瓦大学(Università di Padova)的研究团队提出假设,认为鱼类可能也可以启动抑制控制功能,至少是在已知有演化出认知能力的鱼种里。
为了证明这个假设,这个由Tyrone Lucon-Xiccato博士后研究员主导的研究挑选了孔雀鱼(guppy, 学名:Poecilia reticulata)作为研究对象;主要原因是,孔雀鱼属于生态地位广泛的物种(ecological generalist species),推论是因为它们在行为上具有相当大的灵活度,因此使它们能成功进驻除了南极洲以外的各个大陆地区。
Lucon-Xiccato博士团队于是设计两组动作实验(motor task)来看看孔雀鱼在抑制控制能力的表现。
在第一组实验里,首先,训练孔雀鱼进入一个不透明的水平量筒并得到食物奖励;接下来,量筒会被换成透明的,然后测试它们成功进入透明量筒的成功率。在这个实验里,孔雀鱼必须先抑制自己试图穿越“透明”物体的冲动,然后从侧边开口进入量筒,才能成功取得食物。这个实验方法与之前2014年针对30多种哺乳类及鸟类的研究是类似的,因此可以拿来比较孔雀鱼跟其他动物的表现。
与2014年的研究相较之下,孔雀鱼的表现其实不会比哺乳类与鸟类的平均表现差。在量筒实验里,孔雀鱼的正确率为58.40 ± 11.07%(若只算前十次尝试,大约是53%)。而2014的研究里,除去人猿之后,所有动物的平均表现也是58%。而在个别孔雀鱼中正确率最低的38%,比起部分哺乳类或鸟类的单独表现都还要好。
而考量到抑制控制表现会受到个体对该“奖励”的价值观影响,例如人类对于食物的抑制控制表现通常强过于金钱。因此,为了厘清孔雀鱼的表现没有受到这个因素影响,Lucon-Xiccato博士团队设计了第二组实验。
在第二组实验里,将食物奖励换成“社交诱因”。隔着一道透明的隔板,有另一只同类,孔雀鱼必须学会绕过此障碍才能获得奖励。整体来说,孔雀鱼在这个实验里的表现略低于量筒实验(36 ± 21.51%)。研究团队推测,可能原因是在这组实验里,孔雀鱼必须同时学习“绕过障碍物”与“了解透明”这两个任务;相较之下,第一组实验是先完成“进入量筒”的训练,才开始测试“了解透明”的这个任务。
根据实验结果,Lucon-Xiccato博士团队认为,之前以“大脑尺寸”决定抑制控制功能的假设,只能算是“部分地”解释。因为孔雀鱼的大脑比2014年的研究里最小的大脑尺寸还要再小100倍。如果单纯以“大脑尺寸”来PK“量筒实验”的话,孔雀鱼的表现可以说是非常优越的。综合所有证据,团队认为,单单是“大脑尺寸”并不能解释不同物种之间在抑制控制能力表现的差异。