非人灵长类,如猕猴,是人类的近亲,也是脑科学研究中常用的实验动物。人类记忆的神经机制,很大一部分来源于非人灵长类的研究。
这里有隐含的假设,其一,人类的记忆机制和猴子类似,这主要由大脑的结构决定。其二,在做认知任务时,猴子采取了跟人类相同的记忆策略。
第二点很微妙,也很重要。认知功能极其复杂,大脑可以采用不同的认知策略去完成同一个任务。而猴子和人类是否利用同一策略去完成同一任务,是至关重要的。
例如,对于一个认知任务,如果人类被试利用策略A去完成,科学家会倾向性地认为,猴子也在使用策略A。然而不幸的是,猴子很可能利用了完全不同的策略B。猴子当然不会告诉科学家它用了什么策略。结果,当猴子的研究成果发表时,科学家仍然挂以策略A的名头。这实则是“挂羊头卖狗肉”。
今天我来分享一个实例。
相同-不同判定任务
这是一个看起来很简单的任务。之所以说看起来简单,是因为实际上相同-不同的任务规则,猴子需要花费很长时间才能学会。
首先,屏幕上呈现一张图片,之后图片消失,几秒钟后,另一张图片呈现。人类或猴子被试需要判断两张图片是否相同。如果相同,则做出代表“Yes”的动作,否则,做出另一个代表“No”的动作。
每一次测试称为一个trial,每个trial中用到的图片会随机从一个图片库中抽取,库内的图片数量可多可少。数量的多少会影响大脑做任务的策略。
当图片库足够大时,科学家认为,被试可以采用一种“偷懒”的方式去完成任务。
当大脑遇到之前见过的物体时,会自动地产生一种熟悉的感觉。如果图片库足够大,每个trial的图片可认为以前没出现过,或很少出现,那么,被试只需判断第二张图片近期是否出现过,即可很好地完成任务,被试并不需要努力地记住第一张图片是什么。之所以称这种策略为偷懒策略,是因为熟悉感的产生是一个被动的,自动化的过程,不需要主动地去消耗脑资源。
当图片库很小时,例如,只有两张图片,科学家认为,被试会采用工作记忆策略去完成任务。
这是因为,当两张图片反复出现时,如果仍旧凭熟悉感做任务,那么被试很难判断第二张图片是在当前trial中出现过,还是在临近的前一trial中出现过。前面trial中的图片会形成强烈的干扰。因此,为了正确完成任务,被试必须选择性地记忆当前trial中的第一张图片,忽略或排除之前trial的干扰。这种采取选择性的、主动的短期记忆去完成任务的策略,便是工作记忆策略。
小图片库的相同-不同判定任务是科学家最常使用的工作记忆任务之一。
猴子和人类都可很好地完成相同-不同判定任务,但猴子的表现比人类稍差一些。当科学家深入分析行为数据时,惊奇地发现猴子和人类并非按照预想的策略来完成任务,并且猴子和人类的策略也大相径庭。
人类和猕猴采用不同的策略完成相同-不同任务
先从拥有大图片库(如100张)的相同-不同判定任务开始。
理论上来说,被试只需依赖熟悉感,判断第二张图片近期是否出现过,即可较好地完成任务。为了检测在这一任务中被试是否采用熟悉感策略,科学家做了如下设计:每个trial用到的图片在前一两个trial中都有一定的概率会出现。
实验结果表明,人类被试采用工作记忆策略,排除前面trial的干扰,选择性地记忆当前trial的第一张图片。只有当目前trial的第一张图片和第二张图片一样时,人类才会判断为yes。而之前trial出现过的图片并不会干扰人类的判断。
而猴子,却采用熟悉感的策略。当目标图片在前一trial出现过时,猴子仍有一定概率受到干扰,判定yes,这也是猴子的正确率低于人类的原因。并且,猴子受干扰的概率随时间间隔的增加而降低,呈线性递减趋势,因为熟悉感会随时间消退。这是典型的熟悉感策略。
而对于图片库只有两张图片的相同-不同判定任务,人类依旧采用选择性的工作记忆策略,而猕猴却采用了一种工作记忆和熟悉感混合的策略。
具体表现为,如果前一trial出现过目标图片,这会让猴子有一定的概率做出yes的错误判断,并且概率随时间间隔增加而降低,这是熟悉感成分。但这一概率整体比单独使用熟悉感时要低很多。并且,当目标图片在当前trial中出现时,猴子的yes反应很高,比熟悉感预测的要高出许多。因此,猴子也采用了工作记忆来排除之前trial的干扰。
很可能,猴子在某一trial专注地利用工作记忆做任务。而在另一些trial,由于某些原因,如注意力不集中等,采用了熟悉感策略。
为什么人类和猴子会采用不同的策略?
在完成相同-不同判定任务时,人类始终运用工作记忆策略。而猴子在图片库很大时,运用熟悉感策略。当图片库很小时,猴子则运用熟悉感和工作记忆混合策略。
其原因,可能有两点。
- 对任务规则的理解程度不同
人类的智商要远高于猴子,猴子的智商只相当于人类儿童。因此,人类对任务规则理解的透彻程度要远高于猴子。清晰的规则理解,会让人类选择一个最优的应对策略,并始终如一地执行下去。
而猴子,可能并没有提取出一个抽象的、清晰的游戏规则,更谈不上从乱麻般的策略里择优而用。猴子可能只是根据当时的大脑状态,如心情、注意力、脑资源余量等,本能地选择一个策略。由于大脑状态随时会变化,所以猴子的策略也无法从一而终。
- 人类拥有语言
人类拥有动物界里独一无二的语言系统,这允许人类根据图片的某些特征,给图片起一个简单的名字。这便大大减少了记忆视觉图片的脑资源消耗,使记忆更加容易。这让人类能轻松地记忆目标图片。
而猴子则不具备这一优势,视觉图片记忆会消耗掉大量的脑资源,猴子会尽可能地避免运用这一策略。