各位「鏟屎官們」快來看看！
如果你家養了邊牧：
...（圖片來源：微博）
如果你家養了哈士奇：
...（圖片來源：微博）
邊牧的聰慧過人和哈士奇的憨態可掬可以算大家公認的了。不過，有愛哈人士認為，哈士奇並不是真的憨傻學不會指令，只是不拘一格，放任天性，不願意受到指令約束。
雖然關於哈士奇和邊牧的智力還沒有確切的定論，但科學家們目前也設計出了一些方法用於評估動物們的智力，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製了「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培訓，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，當鴿子啄食圖片，或者猩猩觸控螢幕幕上的圖片時，它們就能得到喜愛的食物作為獎勵。在這個階段，動物們只要做題就有獎，不論對錯。但是完成考前培訓後，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控螢幕幕數字
（圖片來源：京都大學靈長類研究中心）
那麼，動物的「智力測試」考什麼內容呢？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，適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，時空感知能力，注意力，推理能力，概念認知等。每個科目都有多個試題相互印證，這裡介紹幾個有代表性的科目。
科目一：記憶力水平測試
題型最豐富的考試科目要數記憶力水平測試。考試內容包括迷宮、延遲反應測試等。其中，迷宮主要被用於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內探索，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，這裡以小鼠為例著重介紹幾種常用的：
題目1——T迷宮 / Y迷宮
...T迷宮
（圖片來源：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，實驗人員會將下方通道臂用擋板封住，並放入小鼠。取下擋板後，它們便循著味道向前找食物。
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 「無動於衷」。
題目2——巴恩斯迷宮
...巴恩斯迷宮
（圖片來源：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「隱秘的角落」來躲避頭頂的光照。圓盤邊緣有很多同樣大小的洞，但只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平。因為「考生「在測試中面臨著更多的選擇，而不是像在三通道迷宮中一樣——即便盲猜也有50%的機率答對。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。個別膽大妄為的考生，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
（圖片來源：Google 圖片）
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，小鼠一邊游泳，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」四周有標識，下次實驗的時候，小鼠就可以通過標識更快地找到浮台。可是為什么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，同時持續游泳消耗能量快。換作是我們，如果游泳累了也想儘快找到歇息的地方。
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號做出反應的準確度，來檢測動物的短期記憶能力。被試動物們會收到一個信號 （聲音，光）。這個信號對應一種獲取獎勵的條件。
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，通過單音訓練分別學會這兩種對應關係。
...低頻聲音對應左邊水嘴有水，高頻對應右邊
（圖片來源：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后回憶歌曲，並選擇開哪扇門一樣。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於許多不同的物種，包括嚙齒類，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著花樣考，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，還被改良推廣到了鸚鵡等鳥類以及小鼠和狗等其他非靈長類哺乳動物。
PCTB試題包括心理和物理層面。物理層面有空間，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相互印證。科學家們通過把動物行為和多個認知標準關聯，能夠更全面地了解動物的認知水平。
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。
但由於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，只適用於少數物種。同時，也因為要求高，同一套PCTB實驗很少有人重複，導致可信度有限。
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，並提供相關的工具，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著的，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
（圖片來源：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。測試多用於烏鴉和靈長類動物。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里，管道兩端連通飼養籠的兩側。
猩猩在籠內自由活動時，可以從管道兩端伸入木棍，來獲取中間的食物。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，被試動物就只有干著急了。
...如果用木棍把食物往右推，就會掉入陷阱
（圖片來源：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製了一個小抽屜。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並後退抽出，才能獲得食物。
...烏鴉會用嘴抽出抽屜獲取食物
（圖片來源：Tebbich, S., Seed, A. M., Emery, N. J., & Clayton, N. S. (2007). ）
題目2——數量識別
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別了。雖然不熟悉阿拉伯數字，但不少動物都能識別和比較數量的多少。有些聰明的動物，比如獼猴，還能計算簡單的加減法。
一隻叫Alex的鸚鵡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別更大的數，只是受到語言表達的限制才只數到7。數量識別測試通常是讓動物比較圖片中不同元素的數量，也會像下圖一樣給一些不同顏色的積木。（鸚鵡的聰明可能超乎你想像，戳這裡可get更多有關鸚鵡的有趣知識）
...鸚鵡Alex 能用英語數出7個物體
（圖片來源：Google 圖片）
科目三：「閱讀理解」——心理測試
前面介紹的都是物理層面的試題，測試指標相對比較客觀，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，研究人員會演示謎題的答案，觀察被試動物是否從演示中學會。但有時候研究者們很難判斷，它們是真的在演示中學會的，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：只是在動物身體上可觸不可見的部位，如面部，做一個標記，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，就很可能會對著鏡子觸摸標記。
鏡子測試在50年前剛發明的時候，檢驗的動物還比較少。而且只有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。而獼猴，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，並相信這是比較少見的高級智慧。
...狗狗無法認出鏡子中的自己
（圖片來源：gfycat.com）
然而，對鏡子測試結果的解讀現在還頗具爭議。一方面鏡子測試依賴視覺，對於很多生活場景並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，它們並不能馬上了解鏡子的功能。比如鴿子和獼猴，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
（圖片來源：gfycat.com）
不過，也有些心理層面試題的判斷標準比較明確，比如注視跟隨實驗。實驗觀察動物是否會隨著研究人員左右轉頭，而跟著看向對應方向；或者通過指杯子實驗，測試動物是否會隨著研究人員的提示，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，和隨機猜的正確率相差無幾。
未來，可能測得更准
檢驗動物物理層面認知水平的測試，比如前文著重介紹的記憶力相關測試，已經被廣泛應用。相比之下，心理層面的認知水平測試並不多，而且往往存在結果有爭議或難重複等問題。一個重要的原因是動物不能說話，我們也很難理解動物的語言。只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。
但隨著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，更加精細地理解動物的認知水平了。沒準到時候，哈士奇智力的廬山真面目就能被科學揭曉了。
作者單位：中科院腦科學與智能技術卓越創新
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來源：科學大院
編輯：just_iu
