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新喀鴉 工具 行為學實驗 大腦
一提到烏鴉你會想到什麼？
是黑色不祥的象徵？還是寓言故事裡狡猾的角色？亦或是一些神話裡的愚蠢象徵？
mei
當然應該也會想到伊索寓言裡那只會叼著石子喝水的聰明烏鴉。
伊索寓言裡那隻懂得用石頭喝到水烏鴉
（圖源：Wikipedia）
除此之外，你可能會記得很多電影、動漫裡的聰明烏鴉：
比如鬼滅之刃裡給鬼殺隊傳信，大喊著「南南東」指點方向的烏鴉（動畫裡叫鎹鴉）；
（圖源：鬼滅之刃第11集）
可能也有《昨日之歌》裡仿佛能聽懂少女，並被當作寵物的神奇烏鴉；
（圖源：昨日之歌 EX1）
但你可能不知道，烏鴉喝水其實不僅僅是個寓言故事，而是真實存在的，也真的有人也會養烏鴉（比如要研究烏鴉的科學家）。
而烏鴉可能比你想像中的聰明得多：它們會使用工具，會自娛自樂，甚至還會具有強大的邏輯能力，可以玩「密室逃脫」！（當然，不會說話是真的）
而在眾多烏鴉中，論聰明才智，最為人們推崇的是一種生活在太平洋小島上的神奇烏鴉——新喀鴉（Corvus moneduloides）。
科學家們給鳥類做了個智力排名，而它可能算得上是鳥類中「智力天花板」的存在了。
新喀鴉（圖源：Wikipedia）
為什麼這麼說呢？新喀鴉有多聰明呢？可以給大家簡單舉幾個例子：
1
製造並使用工具
初中的歷史課本告訴我們：人類和動物的根本區別是人類會製造和使用工具。
可惜這個說法在新喀鴉上完完全全不成立。
七年級歷史課本的描述，不知道現在改了沒。其實不止是新喀鴉，諸如非人靈長類動物、海豚等等都會製作使用工具（圖源：作者塵封多年的七年級歷史課本）
早在1997年，科學家就觀察發現新喀鴉會製造小工具捕食：通過拾取小樹枝或者鋸齒狀的葉子，再用喙把樹枝彎折或者把樹葉撕成條狀，去挖藏在樹洞裡的小蟲子吃。
新喀鴉使用木棍示意圖（左圖，圖源：scienceasart.org）以及實際拍攝的照片（右圖，圖源：bbc.com）
之後科學家們把新喀鴉帶進了實驗室（放心，雖然進了實驗室但並沒有動刀子），他們給新喀鴉設計了一個裝有食物的裝置，需要用工具勾取，並擺上了它們雖然見過但不熟悉的鐵絲。
結果新喀鴉沒怎麼猶豫，也沒人教它，就銜起鐵絲，熟練地一彎，再熟練地把食物勾了出來。留下圍觀的科學家發出「？？？」的驚嘆——
還以為只有靈長類會這麼聰明，沒想到你個小烏鴉這麼行？
左圖是新喀鴉使用鐵絲在裝置中勾取食物，右圖則是它們使用的鐵絲形狀，只有8號鐵絲失敗了
（圖源：Weir A A S, et al.）
而之後研究更是讓科學家大開眼界：新喀鴉不僅會製造使用工具，還懂得工具來之不易，要好好保存的道理。
科學家發現不管是在野外觀察到的，還是在實驗室看到的，新喀鴉在用完手頭上的工具之後，會用腳小心地抓住，或者插進剛剛抓了蟲子的洞裡，以防自己花了幾分鐘做成的工具掉落或者被別的鳥「偷」走。
想想看，用完東西隨手亂丟的你，是不是連只烏鴉都不如？
圖中橙色箭頭表示的就是新喀鴉在野外和實驗室裡用腳抓住工具或者把工具插好的場景
（圖源：Klump B C, et al.）
2
給自己找樂子
說是找樂子，其實是一種自我探索的能力：
「娛樂」對於一輩子基本上只有生存和繁衍的動物來說，那可是「奢侈品」：如果費力去做的一些事情，結果並沒有帶來什麼實質性的幫助，不僅沒什麼用，可能還會影響自己的生命。
而人類就會沉浸在一些並不一定可以得到實質性結果的事情上，比如生科狗做了五年實驗最後還是延畢了，當然也可能是最後發了SCI論文。又或者是正刷著手機看到這篇文章的你，你肯定不知道這篇文章對你未來有什麼幫助。
可是動物會去花這種「沒意義的時間」嗎？
有研究者設計了個實驗：給一些「玩具」給新喀鴉玩，它們可以自由探索這些「玩具」，雖然其實是一些簡單的機關（比如把方塊塞到管道裡，會打開下面的格子），但是機關裡沒有食物。
研究者給的玩具，比如有左圖一樣的方塊，不同的標記（點或者橫線）對應輕或者重；或者右圖一樣的繩索，顏色對應了是硬的或者軟的
（圖源：Lambert M L, et al.）
而在玩了十分鐘後，把食物放進這些「玩具」機關裡，有超過半數的新喀鴉可以利用「玩具」取出食物。相反，對照組沒有玩過「玩具」的新喀鴉就很難取出食物。
這似乎就說明了新喀鴉可能會有這種主動探索未知的能力。
而且還有很多搞笑視頻展示了烏鴉怎麼戲弄貓貓狗狗，或者在屋頂上滑雪等等，這些行為對於它們確實沒什麼實質作用，它們怎麼就能學會呢？這個問題的答案還有待解答。
比如雖然可能沒有「烏鴉坐飛機」，但卻有「烏鴉坐野豬」的操作（圖源：SME）
3
超強的推理能力
這裡的推理能力是指邏輯能力，畢竟新喀鴉也不是什麼奇怪高中生偵探吃了藥變成的。
最著名的例子其實就是寓言故事裡烏鴉喝水的故事。要用石頭喝到水，那烏鴉就要推測：石頭可以使水面上升->那樣就能喝到水。
不過實際的實驗是在水裡丟塊肉飄著，烏鴉不想喝水只想吃肉……
研究者做了六個實驗，發現新喀鴉可以做到：
A、區分水和沙子，知道應該往水裡丟石頭；
B、區分飄著的塑料和能沉下去的橡膠；
C、區分實心的物體和空心的物體；
E、區分一個沒什麼水的窄水壺和一個丟石頭可以喝到水的寬水壺。
上文編號對應圖中實驗示意圖，實驗D新喀鴉在選擇寬窄的水壺時五五開，因為都能喝到就是丟的石頭數量不同而已；實驗F其中一個水壺是U型管，結果也是五五開，烏鴉似乎並識別不出來
（圖源：Jelbert S A, et al.）
上文實驗的視頻，可以看看新喀鴉的實際操作
除了「烏鴉喝水」實驗，研究者還給新喀鴉設計了一個類似「密室逃脫」的解謎遊戲，沒想到新喀鴉也做了出來：
研究者設計了一個大籠子，裡面布置了短木棍、三個在籠子裡的石頭、關在盒子裡的長木棍、藏得很深短木棍夠不到的肉。對此新喀鴉需要按順序推理「解謎」，才能吃到肉：
1）首先要解開懸掛在空中的短木棍；
2）3）4）之後用短木棍依此從籠子裡挑出三塊小石頭，一塊也不能少；
5）6）7）只有把三塊石頭全部放入旁邊的透明箱子裡，才會掉出一根長木棍；
8）最後可以通過長木棍夠到藏得很深的肉。
複雜的「解謎」小遊戲，這隻烏鴉說不定比你還厲害點（圖中序號對應上文序號，圖源：dailymail.co.uk）
BBC的紀錄片《進入動物的思想》有這個烏鴉「密室逃脫」的實驗，每看一次都能驚掉下巴
雖然每個單獨的動作烏鴉都學過，但是這一套組合操作它們可是頭一次做，而且它們並不是試出來的：它們會先觀察了半分鐘，之後就輕車熟路，自然而然地完成了「解謎」。
這樣強大的邏輯推理能力，鳥類「智力天花板」的稱號也算是名副其實了。
除了新喀鴉還有好多鳥類都會使用工具展現出了自己的「超高智力」，比如夏威夷烏鴉（已野外滅絕）、加拉帕戈斯啄木鳥等等。
但是它們為什麼會這麼聰明呢？我們收集了一些科學家們的猜測，大家可以一起想一想（都沒具體結論，你要是有自己的想法不妨下面評論談一談）：
1
腦子比較大
人相較於其他動物非常特別，重要原因之一就是大腦體積很大。所以很多科學家第一反應就是從這個角度猜測：和人類一樣會使用工具的新喀鴉，是不是也是腦子很大呢？
通過和其他鳥類的比較發現新喀鴉確實大腦大很多，而且其中中皮質（mesopallium）顯得比較突出，這一區域也是一個複雜的腦區，可能和行為有關。
同時科學家還猜測和小腦（控制身體動作平衡，畢竟只能用嘴和腳操作工具）、紋狀體（nidopallium，也是和運動、認知相關的重要區域）的大小有關。
鳥類的nidopallium有點類似於我們說的前額葉，都是和認知、學習、記憶相關的重要區域
（圖源：pngsucai.com）
不過問題又來了，既然和腦的大小有關，那黑猩猩的大腦還是烏鴉的25倍大呢，怎麼沒見得有聰明多少呢？
一方面大腦大小和身體大小也有關係，人的大腦和大象、藍鯨比其實也小了點；另一方面有研究發現鳥類大腦的神經元比靈長類更密集，也就是說如果是一樣大的腦子，鳥裡面的神經元數量大概是猴子的兩倍多。
2
特殊的環境因素
科學家還發現一個規律：好像那些生活在小島上的鳥類就格外聰明（比如新喀鴉就是在太平洋小島上發現的）。
有研究調查了1900多種鳥類，發現鳥類大腦大小和是否生活在小島上確實有一定的聯繫。
從大陸到島嶼，鳥類怎麼就變聰明了呢？
（圖源：Sayol F, et al.）
但這其中的具體原因還是只能猜測：可能是因為島嶼的環境相比於大陸更加變化多端，所以更大的大腦，具有更複雜的行為，可能有助於鳥類在這樣的複雜環境活下來。
這麼想好像人類也是因為離開森林，在不斷追逐與被追逐中，獲得了大腦的進化呢。（不過這些都是假說，雖然比較靠譜）
3
社會交流與學習
顯然要學會怎麼用工具，是需要新喀鴉之間的交流和學習的。
科學家給新喀鴉又派了一個任務——「造假鈔」：
先讓它們學會用紙片丟進科學家自製的「自動零售機」裡，就可以得到食物；
之後再讓它們知道要用特定大小的「紙鈔」才能從「自動零售機」買到吃的；
最後，把完整的紙片丟給新喀鴉，大多數新喀鴉（75%）可以把紙片撕成「紙鈔」的大小，來給自己買吃的。
左圖展示了它們撕出來的「假鈔」和給定的特定紙片（最左列），可見這個「假鈔」還湊合；右圖是正在「造假鈔」的新喀鴉（圖源：Jelbert S A, et al.）
這說明它們存在的一種學習機制——模板配對（mental template matching），即在知道一個模板之後，就知道了怎麼照著模子做出第二、第三個工具。
也許它們可以在路邊撿到一根小樹枝工具，依葫蘆畫瓢也就做出了其他的工具。不過可能存在的學習機制應該也不止是這一種。
新喀鴉會玩密室逃脫，鸚鵡會學說話，黑猩猩甚至可以學會人類的手語，而人類可以玩填字遊戲、做邏輯推理、構建複雜的社會……
這都是神奇的大腦帶給生物的神奇功能，人們總會好奇大自然是怎麼的就搗鼓出一個這麼神奇的器官，甚至還想試著自己也搗鼓一個。
但是，他們連小烏鴉的腦子都沒搞懂呢（笑）。
參考資料
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Klump B C, van der Wal J E M, St Clair J J H, et al. Context-dependent 『safekeeping』of foraging tools in New Caledonian crows[J]. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2015, 282(1808): 20150278.
Lambert M L, Schiestl M, Schwing R, et al. Function and flexibility of object exploration in kea and New Caledonian crows[J]. Royal Society open science, 2017, 4(9): 170652.
Annalee Newitz. Scientists investigate why crows are so playful. https://arstechnica.com/science/2017/10/scientists-investigate-why-crows-are-so-playful/
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Iwaniuk A N. The evolution of cognitive brains in non-mammals[M]//Evolution of the brain, cognition, and emotion in vertebrates. Springer, Tokyo, 2017: 101-124.
Sayol F, Downing P A, Iwaniuk A N, et al. Predictable evolution towards larger brains in birds colonizing oceanic islands[J]. Nature communications, 2018, 9(1): 1-7.
Jelbert S A, Hosking R J, Taylor A H, et al. Mental template matching is a potential cultural transmission mechanism for New Caledonian crow tool manufacturing traditions[J]. Scientific reports, 2018, 8(1): 1-8.
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