生命科學

烏賊也知1、2、3

烏賊的腦神經系統發達,並高度仰賴視覺,牠們除了是偽裝高手,最近科學家也發現烏賊具有數感,甚至還有風險評估能力呢!

撰文/焦傳金、楊璨伊

生命科學

烏賊也知1、2、3

烏賊的腦神經系統發達,並高度仰賴視覺,牠們除了是偽裝高手,最近科學家也發現烏賊具有數感,甚至還有風險評估能力呢!

撰文/焦傳金、楊璨伊


一般人想到水族箱,在裡頭優游的不外乎是多姿多彩的小魚小蝦,而在清華大學生命科學系視覺神經科學實驗室一缸缸的實驗水族箱中,我們每天小心呵護的則是烏賊。除了定時餵食飼料,還要清理水缸、測量水質,關心牠們的生長狀況。有時這些小傢伙情緒一來,還會噴得我們一身墨汁。


我們團隊長期研究頭足類(特別是烏賊與軟絲)的視覺行為與神經調控,最近我們首度發現,烏賊可能具有「數感」(number sense),而且這項能力與其攝食策略有關。此外,牠們會依據飢餓程度評估攝食風險,並發揮數感能力,做出不同的攝食選擇。


什麼是數感?


數感又稱「數量感」或「數字感」,就是衡量物體多寡的概念。以人類來說,一般人就算沒有學數學,也都知道1和2不同、3比2多、4和3比3和1的相差小等概念,因此數感似乎是人類與生俱來的能力,就像時間與空間的概念,都不需學習。


過去許多研究證實,人類的數感還分為兩種系統,一種稱為「感數」能力(subitization),另一種則是「算數」能力(counting)。例如一排水果籃中,我們一眼掃過就可辨識出某籃裡有3顆蘋果,但需要計算才能確定某籃有8顆。也就是說在數量較少(通常小於或等於4個物體)時,我們可以立即辨識物體數量,此為感數能力;無論是1、2、3、4個物體,我們分辨多寡所花的時間都很接近。但是當數量超過4,我們就無法依賴感數能力,而必須利用算數能力,把所有物體一一計數後,才能確認總數;而且隨著物體數量增加,我們所花的時間也會增長。研究也發現,人類感數能力和算數能力的運作位於不同腦區,分別處理小數量與大數量的感知與分辨。


哪些動物也有數感?


如果人類天生就具有數感,其他動物是否也有這種能力?許多研究已經證實,包括靈長類、象、獅、熊、馬、浣熊、狗、松鼠、老鼠、鯨豚、烏鴉、鴿子、雞、鴨、蛙、蠑螈、魚、蜘蛛、蜜蜂、螞蟻、蟬、黃粉蟲(mealworm,幼蟲俗稱麵包蟲)等,超過40種動物都具有數感(參見76頁〈動物的數感測驗〉)。在這些已經證實有數感的動物中,我們不難發現,無論是腦容量大或小、水生或陸生、脊椎或無脊椎動物,其中似乎都有不少物種具相當程度的數感。


對於動物的生存適應與繁殖來說,數感相當重要,能夠分辨多寡,可以讓動物在攝食、禦敵、擇偶、甚至社會互動中做出最佳決定。


過去研究發現,蜜蜂能知道經過的地標數量,因此在採蜜的過程中可記住造訪過的花朵數量與品質,並利用這些資訊增加下次攝食的成功率;食蚊魚(mosquitofish)能分辨不同數量的同種魚群,有利於選擇加入數量較大的魚群以提升共同禦敵的能力;雄性黃粉蟲可藉由氣味分辨不同數量的雌性,選擇往雌性較多的方向移動,增加生殖成功率;獅子能夠區分不同數量獅子發出的吼叫聲,以避開數量較大的獅群,減少因打鬥或發生衝突而造成自身受傷或死亡的機率。


從適應與繁殖的面向來看,天生具有簡單的數感對動物具生存優勢,也就是說數感是演化而來。


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