一个长达几个世纪的认知和感觉争论

作者: 糖兽

来源: https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsbl.2024.0025

发布日期: 2024-05-20 20:56:10

一项发表于《生物学报》的研究通过观察新生小鸡,探讨了人类和动物是否能通过学习或天生能力将物理感觉转化为表象的问题。研究结果表明,新生小鸡能够在单独的触觉模式下习得物体的形状,并使用基于触觉经验的表象来处理视觉识别任务,这为莫利纽兹的问题提供了新的见解。

大多数人都能够轻易地根据言语或记忆来创建表象。比如,当听到有人说“立方体”时,我们的脑海中就已经浮现了一个立方体的样子。但对于患有心盲症的人来说,这并非是件容易的事。其实,除了言语和记忆,我们也非常擅长将物理感觉转化为表象。试想一下,你在一片漆黑的环境中,手触摸到一个立方体物体,你能很轻易地就将这种触觉信息转化为表象。

那么,这究竟是一种需要我们通过学习才能获得的能力,还是一种我们的神经系统天生就具备的能力?最近,在发表于《生物学报》的一项研究中,一个研究团队通过观察新生的小鸡,为这个问题提供了新的见解。

对这一问题的探讨最早可以追溯到1688年,当时,爱尔兰哲学家威廉·莫利纽兹给著名哲学家约翰·洛克写了一封信,他在信中提出了一个问题:如果天生失明的人,学会了通过触摸来区分立方体和球体,那么他们是否能在视力恢复后,立即通过视觉认出这些物体?自那之后,这个问题便一直困扰着哲学家和科学家。

用更精确的语言来说,它探讨的是:在不具有两种感觉模态的经验的情况下,是否有可能仅通过匹配两种不同的感觉模态之间的表象来识别物体?

要想通过实验来解答莫利纽兹的问题是非常困难的,特别是当涉及到人类受试者时。因为研究人员首先必须要做的就是剥夺受试者的视觉经验,进而排除受试者的“既往经验”的影响。然而,研究人员不可能出于实验原因而让婴儿从出生起就失去视觉。

因此,研究人员需要依靠一些动物模型来作为合适的实验系统。在这项新研究中,研究人员就将家养的小鸡选为了研究对象。小鸡是“早熟”的,它们在孵化时就有很成熟的视觉系统、本体感觉系统和运动系统。这意味着,研究人员可以在小鸡生命的最初几个小时内,就对它们的感知反应和运动反应进行评估。这就避免了对这些动物进行长时间的感觉剥夺,大大降低了损害发育的可能性。

此外,在这短暂的时间里,小鸡不需要触觉互动来生存,因此减少了进行这类实验时所面临的伦理问题。

实验分为三个阶段:在第一个阶段里,研究人员在完全黑暗的环境中孵化小鸡;在第二个阶段,他们让小鸡在黑暗环境下接受触觉刺激;在第三个阶段,在有光照但不能进行触摸的环境下进行视觉识别测试。实验使用的刺激物是木质立方体:有的立方体表面光滑,有的立方体侧面钻有金属螺栓,因此凹凸不平。

每只在黑暗中孵化的小鸡都被安置在单独的隔间里,每个隔间里都放置了两个光滑的或两个凹凸不平的立方体。小鸡会在这样的环境下生存24~30小时,之后研究人员会对小鸡进行视觉测试。在实验中,小鸡在黑暗中孵化,并被暴露或光滑或凹凸不平的触觉刺激物中(立方体)。之后,小鸡被转移到明亮的测试场所,在那里它们自由走动,选择接近光滑或凹凸不平的刺激物。刺激物位于网状物后面,因此无法被触摸。

他们对34只小鸡进行了这样的测试,这些小鸡被放置在一个明亮的区域,区域里有一个光滑的立方体和一个凹凸不平的立方体。小鸡可以在这个区域自由走动。研究人员分析了这些小鸡的位置,观测到:在前6分钟的视觉测试中,受光滑立方体刺激的小鸡会花更多的时间接近光滑的立方体;受凹凸不平立方体刺激的小鸡,则会更趋向光滑的立方体。

这种显著的明显差异表明,新生小鸡能够仅在单独的触觉模式下,就习得物体的形状,并能够使用基于触觉经验的表象来处理视觉识别任务。刚孵化的鸡能够基于触觉经验,第一眼就区分出不同对象的能力,也为莫利纽兹的问题提供了解答,它表明从触觉到视觉的跨模态识别,并不需要之前同时具有多模态刺激的经验。

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