各位“鏟屎官們”快來看看！
如果你家養了邊牧：
（圖檔來源：微網誌）
如果你家養了哈士奇：
（圖檔來源：微網誌）
邊牧的聰慧過人和哈士奇的憨态可掬可以算大家公認的了。不過，有愛哈人士認為，哈士奇并不是真的憨傻學不會指令，隻是不拘一格，放任天性，不願意受到指令限制。
雖然關于哈士奇和邊牧的智力還沒有确切的定論，但科學家們目前也設計出了一些方法用于評估動物們的智力，具體是怎麼做的呢？
如何讓動物們自願答題？
首先我們得面臨一個問題：動物們不能聽說讀寫，沒法做卷子，該怎麼測試它們的智力呢？為了測定它們的智力，科學家們給各種動物量身定制了“智力測試卷”。不過，如何讓動物自願答題呢？
為達到目的，科學家們通常需要在正式考試之前對動物進行考前教育訓練，以培養動物答題的習慣。最常見的訓練方式就是給予食物獎勵了。
比如，當鴿子啄食圖檔，或者猩猩觸摸螢幕上的圖檔時，它們就能得到喜愛的食物作為獎勵。在這個階段，動物們隻要做題就有獎，不論對錯。但是完成考前教育訓練後，動物們就需要憑“分數”掙獎勵了。
黑猩猩在訓練後可以按順序觸摸螢幕數字
（圖檔來源：京都大學靈長類研究中心）
那麼，動物的“智力測試”考什麼内容呢？會劃分學科嗎？
事實上，動物智力可以被定義為動物根據個體生活經驗改變行為，适應新環境或解決新問題的能力。智力涵蓋了多種認知能力，而“動物限定卷”就可以根據認知功能類型來劃分“學科”。
常見的認知能力科目包括記憶力，時空感覺能力，注意力，推理能力，概念認知等。每個科目都有多個試題互相印證，這裡介紹幾個有代表性的科目。
科目一：記憶力水準測試
題型最豐富的考試科目要數記憶力水準測試。考試内容包括迷宮、延遲反應測試等。其中，迷宮主要被用于檢驗大鼠和小鼠的空間位置記憶能力，也常被用來檢測藥物對空間記憶的影響。
迷宮的種類繁多，形狀大小各異，較常用的有輻射臂迷宮、Y迷宮、T迷宮、水迷宮、巴恩斯迷宮等。這些迷宮的共同點是讓小動物在固定的空間範圍内探索，然後找到人為設定好的終點。小動物的成績由探索過程中的路徑、到終點所需時間等參數決定。
不同的迷宮原理不盡相同，這裡以小鼠為例着重介紹幾種常用的：
題目1——T迷宮 / Y迷宮
T迷宮
（圖檔來源：Maze engineers）
T迷宮和Y迷宮都是由三個通道臂組成。迷宮利用藏在通道臂終點的美食誘惑小鼠探索。實驗開始前，實驗人員會将下方通道臂用擋闆封住，并放入小鼠。取下擋闆後，它們便循着味道向前找食物。
雖然實驗的操作非常簡便，對動物的負面影響也較弱，但實驗的結果可能會受到小動物對某個方向的偏好影響。比如天生偏好左側的小鼠可能對放在右側迷宮臂的食物 “無動于衷”。
題目2——巴恩斯迷宮
巴恩斯迷宮
（圖檔來源：Wikipedia: Barnes maze）
巴恩斯迷宮主要利用動物的趨暗本能。晝伏夜出的被試者們在一個巨大圓盤上探索，試圖找到一個“隐秘的角落”來躲避頭頂的光照。圓盤邊緣有很多同樣大小的洞，但隻有一個可以通往暗盒躲避光照。
這個實驗對動物的負面影響同樣很弱，而且能更真實全面地考察動物的記憶力水準。因為“考生“在測試中面臨着更多的選擇，而不是像在三通道迷宮中一樣——即便盲猜也有50%的幾率答對。但是在這個實驗中，被試者也容易四處探索，缺乏完成實驗的動力。個别膽大妄為的考生，甚至會跑到圓盤邊緣體驗高空俯瞰帶來的刺激。
題目3——水迷宮
水迷宮：左為清水，可見下方圓形浮台
右為實驗時，清水加入了染料
（圖檔來源：Google 圖檔）
水迷宮實驗是在一個大“浴缸”中進行的，浴缸中有一個圓形浮台。實驗時，水會被染色。訓練時，小鼠一邊遊泳，一邊探索，有時候能夠自己發現被淹沒的浮台。如果較長時間沒有發現，實驗者會引導被試者們到浮台。
在“浴缸”四周有辨別，下次實驗的時候，小鼠就可以通過辨別更快地找到浮台。可是為什麼小鼠們即使看不見浮台也要找它呢？主要是因為小鼠天性厭水，同時持續遊泳消耗能量快。換作是我們，如果遊泳累了也想盡快找到歇息的地方。
題目4——延遲反應測試
除了各類迷宮，記憶力學科還包括延遲反應測試。它主要通過動物延後對信号做出反應的準确度，來檢測動物的短期記憶能力。被試動物們會收到一個信号 （聲音，光）。這個信号對應一種擷取獎勵的條件。
比如，在一個聽覺決策實驗中，低頻的聲音對應左邊的水嘴有水喝，高頻對應右邊。小鼠首先進行單一聲音的訓練，通過單音訓練分别學會這兩種對應關系。
低頻聲音對應左邊水嘴有水，高頻對應右邊
（圖檔來源：Xin, Y., Zhong, L., Zhang, Y., Zhou, T., Pan, J., & Xu, N. L. (2019). ）
正式實驗的過程有點像央視一個“聽歌識曲”綜藝——《開門大吉》。動物首先聽到一個聲音，暫停一段時間以後，由它們選擇是左邊還是右邊。這就好像參賽選手聽完歌後回憶歌曲，并選擇開哪扇門一樣。小鼠如果選錯方向或者搶答都是沒有獎勵的。延遲反應測試已經被廣泛應用于許多不同的物種，包括齧齒類，靈長類，鳥類。
科目二：靈長類認知能力綜合測試
如果說記憶力科目是一個知識點變着花樣考，那靈長類認知能力綜合測試（PCTB）就是囊括了各個科目的知識點。它全面考察動物們的綜合素質，考試時間也更長。PCTB不僅在靈長類中使用，還被改良推廣到了鹦鹉等鳥類以及小鼠和狗等其他非靈長類哺乳動物。
PCTB試題包括心理和實體層面。實體層面有空間，數量，因果推理三個大方向。心理層面包括社會學習，溝通，以及心智。每個大方向又有3-5個小方向，可謂包羅萬象。這樣做的優勢和局限同樣明顯。PCTB具有的多種測試可以互相印證。科學家們通過把動物行為和多個認知标準關聯，能夠更全面地了解動物的認知水準。
比如，通過分析冬天歐亞松雞的儲糧行為，與PCTB測得它們的空間記憶能力，抑制控制能力，分類學習能力的關聯強弱，我們就可能推測出這幾種能力在儲糧行為中的相對重要性。
但由于PCTB流程繁瑣，費時費力，對動物數量和實驗範式設計要求都較高，隻适用于少數物種。同時，也因為要求高，同一套PCTB實驗很少有人重複，導緻可信度有限。
題目1——工具使用
PCTB中用到的不同測試實驗中，工具使用是曾一度被認為是人類特有的能力。然而通過工具使用測試的動物，除了我們的近親大猩猩等非人靈長類，還有大象，許多食肉哺乳動物和烏鴉及其近親。
一種常用的測試方法是研究者給動物出個難題，并提供相關的工具，觀察動物是否會利用工具“作答”。舉一個經典的例子：大家看下圖，樹上的果子大象是夠不着的，但是旁邊已經準備好了木箱。實驗結果發現大象為了夠到樹枝，會挪動木箱到樹下墊高前肢。
大象自己“搬凳子”夠到樹枝美餐
（圖檔來源：Foerder, P., Galloway, M., Barthel, T., Moore III, D. E., & Reiss, D. (2011).）
另一個工具使用的例子是陷阱管道測試，它可以同時檢測動物的推理能力和解決問題能力。測試多用于烏鴉和靈長類動物。就像下圖一樣，實驗會用到一個透明管道。透明管道被放置在大猩猩的飼養籠裡，管道兩端連通飼養籠的兩側。
猩猩在籠内自由活動時，可以從管道兩端伸入木棍，來擷取中間的食物。不過管道一側下方有一個方形陷阱。猩猩們需要用棍子把食物從右往左推出或者撥回食物，才能從管道取出吃到。如果食物掉進陷阱，被試動物就隻有幹着急了。
如果用木棍把食物往右推，就會掉入陷阱
（圖檔來源：Mulcahy, N. J., & Call, J. (2006).）
類似的還有一種為烏鴉設計的“封蓋抽屜”實驗。主要是測試烏鴉能不能自學成才，掌握抽屜的用法。科學家們為烏鴉量身定制了一個小抽屜。抽屜的側面用“把嘴”代替把手。烏鴉需要用嘴叼住抽屜側面的圓環并後退抽出，才能獲得食物。
烏鴉會用嘴抽出抽屜擷取食物
（圖檔來源：Tebbich, S., Seed, A. M., Emery, N. J., & Clayton, N. S. (2007). ）
題目2——數量識别
除了前面介紹的幾種測試，另一個我們很熟悉的就是數量識别了。雖然不熟悉阿拉伯數字，但不少動物都能識别和比較數量的多少。有些聰明的動物，比如猕猴，還能計算簡單的加減法。
一隻叫Alex的鹦鹉就因其可以用英語從1數到7而聞名。科學家們推測它可以識别更大的數，隻是受到語言表達的限制才隻數到7。數量識别測試通常是讓動物比較圖檔中不同元素的數量，也會像下圖一樣給一些不同顔色的積木。（鹦鹉的聰明可能超乎你想象，戳這裡可get更多有關鹦鹉的有趣知識）
鹦鹉Alex 能用英語數出7個物體
（圖檔來源：Google 圖檔）
科目三：“閱讀了解”——心理測試
前面介紹的都是實體層面的試題，測試名額相對比較客觀，科學家們“批改卷子”也比較好打分。相比之下，心理層面的試題讀起來要更開放一些。
比如社會學習通常是用類似前文中陷阱管道實驗的謎題。在測試前，研究人員會示範謎題的答案，觀察被試動物是否從示範中學會。但有時候研究者們很難判斷，它們是真的在示範中學會的，還是自己碰巧成功了。
另一個著名的“主觀題”是鏡子測試。測試過程本身非常簡單：隻是在動物身體上可觸不可見的部位，如面部，做一個标記，觀察動物照鏡子的反應。然後研究者們根據動物的反應推測動物能否認出自己。如果動物認出鏡子裡是自己，就很可能會對着鏡子觸摸标記。
鏡子測試在50年前剛發明的時候，檢驗的動物還比較少。而且隻有18個月以上的人類和一些黑猩猩可以通過，不過，2018年歐亞喜鵲也成功通過了鏡子測試。而猕猴，狗等都不能通過這項測試，它們會把鏡子的自己當成是同類或者敵人。發明人蓋洛普便認為這個測試揭示的本質是自我意識，并相信這是比較少見的進階智慧。
狗狗無法認出鏡子中的自己
（圖檔來源：gfycat.com）
然而，對鏡子測試結果的解讀現在還頗具争議。一方面鏡子測試依賴視覺，對于很多生活場景并不需要視力的動物是很不公平的，有“歧視”部分考生的嫌疑。另一方面，很多動物沒見過鏡子，它們并不能馬上了解鏡子的功能。比如鴿子和猕猴，但在經過訓練，學會鏡子可以反射影像以後，它們就可以表現出所謂的“自我意識”了。
大象和“自己”玩的不亦樂乎
（圖檔來源：gfycat.com）
不過，也有些心理層面試題的判斷标準比較明确，比如注視跟随實驗。實驗觀察動物是否會随着研究人員左右轉頭，而跟着看向對應方向；或者通過指杯子實驗，測試動物是否會随着研究人員的提示，而指向裝有食物的杯子。但不管是靈長類還是烏鴉，這幾個實驗的成績都在及格線附近徘徊，和随機猜的正确率相差無幾。
未來，可能測得更準
檢驗動物實體層面認知水準的測試，比如前文着重介紹的記憶力相關測試，已經被廣泛應用。相比之下，心理層面的認知水準測試并不多，而且往往存在結果有争議或難重複等問題。一個重要的原因是動物不能說話，我們也很難了解動物的語言。隻能根據動物的行為猜測它們的想法，這比《你畫我猜》還難得多。
但随着腦機接口技術和計算機算力的不斷發展提升，神經領域的科學家們對動物大腦的認識也在不斷加深。相信在不遠的未來，我們就可以通過分析動物在做各套“智力測試卷”時的腦電活動，更加精細地了解動物的認知水準了。沒準到時候，哈士奇智力的廬山真面目就能被科學揭曉了。
作者機關：中科院腦科學與智能技術卓越創新
版權說明：未經授權嚴禁任何形式的媒體轉載和摘編，并且嚴禁轉載至微信以外的平台！
文章首發于科學大院，僅代表作者觀點，不代表科學大院立場。轉載請聯系[email protected]
轉載内容僅代表作者觀點
不代表中科院實體所立場
如需轉載請聯系原公衆号
來源：科學大院
編輯：just_iu