鯨魚和海豚竟能在腦中建立地圖？科學家：沒有確鑿的信息

▲以大腦體積為橫坐標，海馬體體積為縱坐標的對數圖。圖中數據包含375種哺乳類動物。

海馬體是大腦中一個神秘的部位。人們通常認為它和大腦的記憶以及空間導航相關。最近的一項研究發現，鯨類生物和別的哺乳類動物相比，海馬體佔大腦的比例出奇地小，這是不是說明它們的記憶能力和空間導航能力比其它哺乳類弱呢？

鯨類生物（海豚和鯨）的大腦和其他哺乳動物在很多方面都不同，其中最令人訝異的一處就是它們海馬體的大小。雖然通常來說，哺乳動物的大腦體積越大，海馬體所佔的比例就會越小，所以海豚和鯨的海馬體按理來說也不會特別大。但事實是它們的海馬體比預期還要小得多，幾乎和不存在一樣。

最近Paul Manger領導的研究小組對鯨類生物的海馬體相對大小進行了定量測量，並將數種鯨和海豚的數據和其它數百種哺乳類動物的數據進行了比對。他們發現，假如將海馬體大小和整個大腦的大小作為兩個坐標，從這些數據畫出來的圖中能明顯看出鯨類生物與其它哺乳類動物的不同。除了鯨類，其它動物對應的數據點都能用一根光滑曲線很好地擬合。而鯨類的海馬體大小僅達這根曲線預測結果的8%——20%。別的哺乳類動物都不是這樣，即使是和鯨類最接近的動物——河馬，也不像鯨類這樣，而是和擬合曲線很接近。



Manger的研究組還發現了鯨類相比於其它哺乳動物的另一個驚人的區別。海馬體是成年哺乳動物大腦中，僅有的兩個有神經再生能力（能長出新的神經元）的區域之一（另一個是嗅球）。Manger和同事們檢查了71種哺乳動物的海馬體，發現只有鯨類生物在成年後沒有神經再生能力。

Manger一向對海豚和鯨的智力保持懷疑，他認為這次的數據進一步說明了鯨類的大腦可能不如其它哺乳動物複雜。結合當今對海馬體功能的理論，這個結果還是很有趣的。海馬體相對體積較小，以及成年之後沒有神經再生能力，這都暗示著同一個結論：不管海馬體的功能是什麼，海豚和鯨都不像別的哺乳類動物那麼需要它。

那麼到底海馬體的功能是什麼呢？簡單來說：我們可以猜測，但我們還不知道答案。理論學家們認為海馬體有兩個主要的功能，且都和記憶相關：第一個是長期情節記憶，第二個是空間記憶。



當人類的海馬體遭到破壞時，人將無法形成新的記憶，而且對於近期的事都記不住。但是那些更久遠的記憶，如童年的記憶，通常不會受影響。患有這種失憶症的病人即使數年來每天都去同一個醫生那裡看病，也會不記得醫生的名字，甚至都不知道自己以前見過他。

有一點需要注意，海馬體的損傷並不會影響所有類型的記憶。程序學習（學會新任務的能力）和工作記憶（把信息記在心裡一小段時間的能力）都不會受影響。與海馬體相關的失憶症的顯著特點是，無法意識到經歷過一件事，而不是籠統的記憶缺失。

那對於海豚和鯨呢？它們那「縮水」的海馬體是否意味著它們對過去的經歷沒有意識？可惜的是，我們並沒有足夠數據來回答這個問題。雖然有一些實驗是研究海豚記憶的，但並不是我們這裡所說的這類記憶。



海豚有一類記憶肯定是高度發達的。通過比劃手勢，人們可以教會海豚一系列動作，而且一段時間之後人們可以要求海豚「重複」這一串動作。海豚十分擅長這類任務。但兩遍動作之間的時間間隔往往只有幾秒，所以這類記憶是工作記憶，而不是情節記憶。

去年的一個研究和海豚的情節記憶最為相關。研究者們發現海豚可以認出之前認識的同類的聲音，即使上次相遇是在數十年前。如果海豚認出同類的聲音等同於人類記住他人的名字，那麼對於有著海馬體相關失憶症的生物來說，擁有這個能力是出乎意料的。不過我們也得注意，僅從這一點信息就輕率地得出決斷的結論是十分危險的。

總之，海豚的情節記憶這個領域還是一片處女地，我們目前還無法預測未來的實驗能如何幫助我們理解這個難題。

這些年來，解釋海馬體功能的最流行的理論之一就是「認知地圖假說」，該理論認為海馬體在大腦地圖的形成中有著至關緊要的作用，它使得大腦可以表徵環境的佈局以及物體和環境中各種特徵的位置。



有趣的是，鯨類生物在它們所處的生活環境中，並不像別的哺乳動物那麼需要一張認知地圖。它們大部分時間只是生活在開闊的海面上，而在海面上「方位」這個概念並沒有多大意義。空間位置的相對關係當然很重要，但這是指物體之間的相對位置，而不是某個物體和一個固定地點的相對位置。

所以問題是海豚和鯨能否在大腦中建立周圍環境的地圖，並記住物體的位置。這個問題應該很容易用實驗來回答。這是因為儘管野生海豚的周圍環境沒有明確的結構，但圈養海豚所生活的環境是固定的——大小有限且環境特徵位置不變。我們可以研究這些海豚如何理解所在水槽的佈局。可惜的是，這方面的實驗數據幾乎也是空白。儘管研究空間認知的科學家們早已設計出了很多測量空間記憶的方法，但還沒有人將這些方法用在海豚身上。



唯一和這個問題相關的信息來自於Kelly Jaakkola和她的同事們2010年的工作。他們想知道海豚記住一個被藏起來的物體的位置的能力有多強。研究人員在水池邊設置了三個桶，相隔30厘米左右。然後研究人員準備了一個玩具，並安排了幾種情形：(1)在海豚看得見的情況下，將玩具放進某個桶；(2)先放進某個桶，再移到另一個桶裡；(3)先放到一個容器中，然後在不被海豚看到的情況下放進某個桶中；(4)先放進某個桶，再把這個桶和另一個桶交換位置。實驗發現，海豚在前兩種情況下能找到玩具的位置，但後兩種情況則不大容易。對於後兩種情況，即使海豚能找到，其做法也很古怪，並且需要訓練的時間也更多。作者們認為海豚記住隱藏物體位置的能力較弱，和狗差不多，但不如類人猿。

除了該研究以外，唯一相關的信息則更像故事。Louis Herman和Paul Forestell在20世紀80年代做了一個實驗，他們讓海豚回答池中有沒有某個特定的物體。很多時候，海豚在回答之前會先在池內搜索一圈。有時候海豚的行為彷彿暗示著它們明白物體在池內的哪一塊。不過這個結論並沒有正式實驗檢驗過。

總之，關於海豚是否能形成認知地圖這個問題，我們真的沒有任何確鑿的信息來回答。我們當然可以猜測地認為海豚和鯨的海馬體過小，從而影響了它們的情節記憶和空間記憶，但現在我們對這個問題確實沒有答案。

海豚是最聰明的動物之一也好可愛