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科學人觀點

如真似幻,似假還真:貓有視錯覺

2021-07-01 曾志朗
500多位養貓人家參加了科學史上第一個居家公民在自然生態環境中所做的行為實驗,最終有30隻貓在六 天之內完成有效的觀測,為貓的視覺感知研究提供了珍貴的數據。

A:曾志朗;B:lAndrew Cornell on Unsplash;C、E:Applied Animal Behaviour Science(vol 240, July 2021), “If I fits I sits: A citizen science investigation into illusory contour susceptibility in domestic cats (Felis silvestris catus)”, by Gabriella E.Smith, Philippe A.Chouinard, Sarah-Elizabeth Byosi, with compliments ofElsevier(2021);D:Gabriella Smith, M.A.


梅雨終於來了,雖然晚了一些,而且不如以往連天整日的下,但好像為了彌補遲到所釀成的旱災,一到午後,「西北雨」如彈炸開,傾盆而落。雨水降得又快又急,城市裡低窪處排水不及,整條路像條豐沛的河流,連停放路邊的車子也慘遭滅頂。可憐了受災戶,但由北到南乾凅見底的水庫卻因此大復活,逐漸恢復七分飽、八分飽的水量,甚至滿水位。兩個月前日月潭因乾旱而發現的古墓石碑再度沒入潭底,而被視為水情指標的九蛙疊像也只剩幾隻露出水面。中南部居民不必再過「供五停二」的限水生活,農家更是欣喜讚天。要不是新冠疫情嚴峻不得群聚,否則神轎出巡,民眾進香,拜佛的拜佛,謝神的謝神,一定熱鬧非凡!

一陣陣豪雨,洗去了缺水的恐慌,但盤據不去的新冠病毒,卻在這個月越形囂張。每天的死亡人數和猝死新聞,讓人看得怵目驚心,亡者家屬泣血的哀號,更是令人感到這斷腸6月的漫長,只能期待充足有效的疫苗趕快來到,讓7月開啟生命向榮的曙光!

因應疫情發佈的三級警戒規定,整個社會生活發生了巨大變化,分流上班,全面停課,大眾運輸減班,很多商店拉下鐵門暫停營業,連以往人潮洶湧的夜市都空盪盪,只剩下昏暗的街燈。偌大的校園不見人影,圖書館也關了,再也看不到長桌上散落一堆書本,低頭寫字、打筆電的學子身影。我這學期教了兩門課,只能在視訊平台上隔空上課,雖然可以線上分享圖文檔案,但看不到學生眼睛凝視的方向和落點是否隨著講授的重點移動。在教和學的歷程中,少了說的人和聽的人的眼神交會,很難激起心智互通的熱情,使得教和學的效力都大幅減低。而學生學習成績的評量如何公正準確,也是個大大的難題。也許設計線上教學平台的工程師,會根據這些教學經驗改進互動方式,建構更實用的數位教學平台。但眼前也只能將就使用,把教學內容的圖檔安排得更精簡、更吸睛,促使學生主動發揮想像力,多多發言、提問、討論,彼此刷刷存在感,增強教和學的氣氛!

由於在視訊平台上,學生一上線就消音訊和視訊,只留名字(大多數是英文的暱稱),實在不知道名在但人在不在?而且除非排定小組報告或點名提問,否則教學場景就又變成一個人對著空氣吶喊的局面。為了維持講課和聽者的熱情,我會在上課告一段落時,隨機拋出一、兩個比較軟性的問題,例如詢問每個人的生活近況,長時間居家耍廢不外出,最大的改變是什麼?沒想到小小的聊天,竟然讓冷靜的視訊平台熱鬧了起來,一個個暱稱換成影像。鏡頭前,學生們的裝扮隨意,多是居家服或連帽運動裝,看來精神都很好。一呼百應,人氣足,原來我不是對著空氣?話。當老師的,在極不友善的教學環境中,感受到學生們有心學習的回饋,簡直是「樂不知暑」!

修課學生中男生佔1/3,女生佔2/3,列舉出最多的行為改變是宅在手機上的時間增長,沒有性別差異。但男生在網路社群的數量上變化不大,維持著和原來群組的聯繫。女生就不一樣了,參與的社群數目明顯增加,舊雨新知引進更多不同性質的群組;而宅男上網打電玩,宅女多半在不同群組交流,互傳更多媒體八卦。有趣的是,幾個學生一邊上課一邊有狗伴讀。我詢問大家都養了些什麼寵物,一下子氣氛又熱烈起來,七嘴八舌對自家寵物的獨特行為和癖好有精采趣味的描述。其中一人的畫面突然被貓亂入,大搖大擺擋住鏡頭,而後搖尾離去,只見主人手忙腳亂將翻倒的物品歸位,而牠則跳回紙箱端坐,瞪大了無辜的雙眼。

這個有趣,正是我機會教育的時刻。貓雖然個性孤僻,我行我素,卻是人類自古以來數一數二喜愛的寵物。前些日子,《科學》雜誌報導了波蘭考古學家10年前在埃及紅海沿岸挖掘到的遺址,終於有了結果。考古分析發現,裡頭有近600隻動物的遺骸,其中貓佔了90%,其餘的是狗和猴子,遺骸旁還有美麗的織品、陶器和裝飾項圈。研究者認為這是距今最古老的「寵物墓地」,約莫在2000年前,顯示當時寵物文化已經盛行。

我也秀出一張照片,是我家的貓趴在四方形布上的可愛模樣(圖A)。牠平常不理我,我素來也對牠過敏而遠之,但我才把四方形圖飾的布鋪下,牠馬上就走過來據地為王,趴坐上面,穩如泰山!養貓的人都知道,家裡地板上放一個空盒子,貓總會悄悄爬進去,靜坐其中,眼觀四方,一副坐擁安樂窩的滿足神態(圖B)。但貓真的對四方形圖像特別喜愛嗎?牠到底看到了什麼而產生了安全感?難道四方形的輪廓會讓貓「聯想」起可以安居其中的立體洞穴嗎?

「聯想」這個擬人化的概念,用在推測貓的知覺歷程上,是無法被動物學家接受的,除非有客觀的實驗證據可以支持這樣的假設!學生們見我曬貓照,紛紛誇讚可愛,但聽我拋出一連串問題,反而不知如何作答。我也不賣關子了,告訴他們,這其實是我對我家的貓所做的模擬實驗。

要讓貓在一切按部就班的實驗室裡受試,簡直是期待太高了,因為牠是眾所皆知的怪咖!也許把牠綁住,不斷反覆練習,有可能使牠配合實驗程序做反應,但強行做出來的實驗結果,無法反映貓行為的本性,由之導出的理論,也不是真實的自然行為,所以動物行為研究很少用貓,就是這個道理。

但是,好的科學家不會因為困難就輕易退縮。美國紐約市立大學研究動物行為與認知的碩士生史密斯(Gabriella Smith)突破困境,利用居家防疫期間,招募家中養貓的市民參與實驗,以紙和膠帶做出四方形虛實圖案刺激,包括在四個直角處各有一個開口向內的小精靈所構成的圖形,以及四個直角處的小精靈開口都朝外的圖形(圖C)。前者整體圖形會讓人產生四方形輪廓的視覺錯覺(Kanizsa illusion),後者則不會。還有一個刺激圖形是實線所構成的四方形。

在為期六天的實驗中,參與的市民必須依照指示在房間地板上做出兩個相距60公分左右的刺激圖形,戴上墨鏡避免眼神提示,然後在貓進入房間的五分鐘內,錄影並記錄牠選擇坐落在哪個圖形;如果五分鐘內牠對刺激圖形毫無反應,實驗就算結束。總計有561位養貓人家參加這個貓的行為實驗,最後有30隻貓完成了有效的觀測。

這是科學史上第一個利用居家公民在自然生態環境中所完成的實驗,為貓的視覺感知研究提供了珍貴的數據。結果很清楚,30隻貓中,有9隻堅持只坐在四方形的位置裡(圖D、圖E):坐落在輪廓錯覺的四方形有7次,坐落在實線四方形有8次,只有一次坐落在不會產生四方形輪廓錯覺的圖案上。實驗顯示,貓確實喜愛四方形,也會出現類似的視覺錯覺,而即使只是由四個角落的暗示所產生的輪廓錯覺,都會在牠的腦中成為安樂窩!至於這是否支持「聯想」假說,當然還需要更進一步的實驗證據。

科學故事講完,時間也到了,學生們的視訊都打開了,人頭到齊。為了表示確實認真在聽課,螢幕上有貓的抱貓,沒貓的扮貓臉,「喵!」的一聲,向我說再見!

這不是錯覺,我笑得開心!

# 關鍵字:科學人觀點視幻覺動物
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