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数量|美媒：乌鸦为何能懂零的概念？

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参考消息网6月30日报道美国趣味科学网站6月14日发文称 ， 最新研究显示 ， 乌鸦虽然长着鸟类脑袋（bird-brain ， 直译是“鸟类脑袋” ， 又指“笨蛋”“傻瓜”——本网注） ， 但这种长有羽毛的生物能懂高度抽象的“零的概念” 。 全文摘编如下：
零的概念高度抽象
人类社会数字系统里使用的“0”形成于公元五世纪左右 ， 也可能是几个世纪以前 。 例如 ， 在那之前还没有8乘以0或者10加0的说法 。 表示没有任何数量的“无”的概念可能出现得更早 ， 但那不同于把零作为一个单独的“数量” 。
【数量|美媒：乌鸦为何能懂零的概念？】这或许听起来显而易见 ， 但在零作为一个数值的概念形成之后 ， 数学领域经历了一场巨变 。
德国图宾根大学神经生物学研究所的动物生理学教授安德烈亚斯·尼德说：“你可以去问问数学家 ， 他们中的大多数人会告诉你 ， 零的发现是一项令人振奋的成就 。 零的特别之处在于 ， 它不符合对实物进行计数的常规 ， 不像真正的整数 。 ”换句话说 ， 人们可以对装在篮子里的三个苹果计数——一个、两个、三个；但是如果篮子里空空如也 ， 那就没有苹果可数 。
尼德说 ， 零代表的正是这种空无 ， 代表苹果的缺失 ， “那显然需要非常抽象的思维……与实证现实脱节的思维” 。 现在 ， 通过窥探乌鸦的大脑 ， 尼德及其同事们发现 ， 这种鸟的神经细胞（或称神经元）跟对其他数字一样对“零”进行编码 。 不妨这样说吧：乌鸦的大脑活动模式也支持在心理数线中把零排在“1”的前面 。
在美国《神经科学学报》6月2日刊登的这项研究中 ， 团队用两只雄性小嘴乌鸦进行了测试 ， 让它们站在一根栖木上 ， 与面前的电脑显示器互动 。 每次测试中 ， 乌鸦面前的灰色屏幕会弹出有0到4个黑点 ， 在这个“样本”图像之后紧接着出现有相同或不同数量黑点的“测试”图像 。
经过训练 ， 两只乌鸦会在两幅图像匹配时啄一下屏幕或者晃晃脑袋 ， 不匹配则保持静止 。
美国《国家科学院学报》月刊2015年曾登载一篇运用同样方法进行的研究论文 。 该论文称 ， 在进行大量训练后 ， 乌鸦识别图像匹配与否的正确率约为75% 。 先前这项研究没有涉及代表“0”的空屏幕 ， 但确实证明了乌鸦能够区分有不同数量圆点（比如3个和5个）的屏幕 。
两组图像的圆点数量差别越大 ， 乌鸦的反应越准确；换句话说 ， 与相差较大的数量（比如1和4）相比 ， 这种鸟儿把相近数量（比如2和3）弄混的概率更高 。 尼德告诉本网站采访人员 ， 这种现象被称为“数值距离效应” ， 在对猴子和人的类似测试中也能观察到 。
尼德说 ， 在包括空屏幕的最新研究中 ， “我们发现 ， 经过这次的训练之后 ， 乌鸦可以辨别零和其他可数的数量” 。 不过很重要的一点是 ， 在包括空屏幕的测试中 ， 乌鸦依然显示出了数值距离效应 。
据尼德解释 ， 这就是说 ， 乌鸦把0个圆点的图像与1个圆点的图像弄混的概率要高于0个与2个、3个或4个圆点的图像 。 “这表明 ， 对待空数据集 ， 它们不仅将其视为与‘有’相对的‘无’ ， 而且真的将其视为一个数量” ， 因为在它们的认知中 ， 0个圆点与1个圆点相近 。
乌鸦天生明白数字
为了更好地理解这些行为背后的大脑活动 ， 研究团队向乌鸦的大脑植入了有玻璃涂层的微型电线 ， 以记录乌鸦在行为测试期间的大脑电活动 。 被选定的神经元位于大脑皮质区域 ， 它在鸟类大脑的后部 ， 负责高级认知功能 。
鸟类大脑皮质属于一个名叫脑端的更大区域；人类也有脑端 ， 皱皱的人脑外层——大脑皮层就是它的一部分 。 但是 ， 尽管乌鸦的大脑皮质和人的大脑皮层都位于脑端 ， 但两种结构的相似点也仅限于此 。 尼德说 ， 人的大脑皮层包含六层脑组织 ， 由纵横交错的线路连接在一起；鸟类的大脑皮质不分层 ， 神经元成簇排列 。
在2015年进行的那项研究中 ， 该团队也收集了来自大脑皮质的数据记录 ， 并特别关注了名叫弓状皮质尾外侧区（NCL）的关键区域 。 NCL接收包括来自眼睛的感觉信息 ， 并对数据进行处理后发送到大脑中与运动功能相关的区域 ， 以协调身体行为 。 （在灵长类动物中 ， 发挥这一作用的是前额皮层 。 ）
在NCL ， 研究团队发现 ， 当屏幕上出现特定数量的圆点时 ， 某些神经元亚群便活跃起来 。 例如 ， 一些神经元会对2个圆点迅速做出反应 ， 另一些则对4个圆点产生反应 。 这些神经元似乎与特定的数值“适配” 。 有趣的是 ， 首选数字和屏幕上圆点数量之间差距越大 ， 这些神经元的活跃度就越低 。
尼德表示 ， 这些大脑活动模式暗示出乌鸦如何感知数值的彼此关联 。 他说：“它们天生就明白数字是有顺序的 ， 明白数字按一定顺序排列 ， 所以1的后面是2 ， 2的后面是3 ， 依次类推 。 ”
在最新研究中 ， 团队增添了有0个圆点的屏幕来重复这项测试 。 他们总共提取了500多个神经元的数据记录 ， 其中233个来自一只乌鸦、268个来自另一只乌鸦 。 与之前的研究一样 ， 他们发现不同的NCL神经元子集对不同的圆点数量做出反应 ， 但除此之外 ， 他们发现有另外一个子集对空屏幕做出反应 。 屏幕上出现的圆点越多 ， 或者说与“0”差距越大 ， 这些神经元就越不活跃 。
其他动物也理解“零”
研究论文的作者们总结说 ， 综合来看 ， 观察到的行为模式和大脑活动表明 ， 乌鸦的的确确掌握了零的概念 。 尼德说 ， 这对动物有何用处尚不得而知 。 他说 ， 分辨一个水果和两个水果的能力有助于生存 ， 但“我看不出这些动物弄懂一无所有这个数量概念有什么好处” 。
其他行为研究显示 ， 恒河猴和蜜蜂也表现出懂得何为零 。 就与零有关的大脑活动而言 ， 多项研究显示 ， 跟乌鸦一样 ， 猴子有专门与数字“0”适配的神经元 。 不久前尼德和同事们证明了人类具有同样的大脑活动模式 ， 2018年在《神经元》月刊上发表了相关论文 。
尼德说：“我认为 ， 在一开始 ， 提出动物是否理解何为零的问题听起来有点匪夷所思 ， 因为零是一个非常非常特殊、堪称神奇的数字 。 ”但现在 ， 越来越多的证据表明 ， 理解零的概念的动物恐怕比科学家以为的要多 。
尽管如此 ， 尼德说 ， 如果两栖动物或爬行动物能够运用对零的理解来做算术题 ， 那他会感到惊讶 ， 因为它们的学习能力比不上哺乳动物和鸟类 。 但尼德说 ， 鉴于鸟类和哺乳动物在恐龙灭绝的很久以前就从共同祖先分化出去 ， 它们拥有某些相同的认知能力也是很不寻常的 。
尼德说：“这很有意思 ， 进化显然在解剖结构方面有不同走向 ， 它们互不相干 ， 却让这些鸟类和哺乳动物都具备高级认知功能 。 ”

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在测试中 ， 乌鸦面前的灰色屏幕会弹出有0到4个黑点 。 （美国趣味科学网站）

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