非人靈長類,如獼猴,是人類的近親,也是腦科學研究中常用的實驗動物。人類記憶的神經機制,很大一部分來源於非人靈長類的研究。
這裡有隱含的假設,其一,人類的記憶機制和猴子類似,這主要由大腦的結構決定。其二,在做認知任務時,猴子採取了跟人類相同的記憶策略。
第二點很微妙,也很重要。認知功能極其複雜,大腦可以採用不同的認知策略去完成同一個任務。而猴子和人類是否利用同一策略去完成同一任務,是至關重要的。
例如,對於一個認知任務,如果人類被試利用策略A去完成,科學家會傾向性地認為,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。猴子當然不會告訴科學家它用了什麼策略。結果,當猴子的研究成果發表時,科學家仍然掛以策略A的名頭。這實則是“掛羊頭賣狗肉”。
今天我來分享一個實例。
相同-不同判定任務
這是一個看起來很簡單的任務。之所以說看起來簡單,是因為實際上相同-不同的任務規則,猴子需要花費很長時間才能學會。
首先,屏幕上呈現一張圖片,之後圖片消失,幾秒鐘後,另一張圖片呈現。人類或猴子被試需要判斷兩張圖片是否相同。如果相同,則做出代表“Yes”的動作,否則,做出另一個代表“No”的動作。
每一次測試稱為一個trial,每個trial中用到的圖片會隨機從一個圖片庫中抽取,庫內的圖片數量可多可少。數量的多少會影響大腦做任務的策略。
當圖片庫足夠大時,科學家認為,被試可以採用一種“偷懶”的方式去完成任務。
當大腦遇到之前見過的物體時,會自動地產生一種熟悉的感覺。如果圖片庫足夠大,每個trial的圖片可認為以前沒出現過,或很少出現,那麼,被試只需判斷第二張圖片近期是否出現過,即可很好地完成任務,被試並不需要努力地記住第一張圖片是什麼。之所以稱這種策略為偷懶策略,是因為熟悉感的產生是一個被動的,自動化的過程,不需要主動地去消耗腦資源。
當圖片庫很小時,例如,只有兩張圖片,科學家認為,被試會採用工作記憶策略去完成任務。
這是因為,當兩張圖片反覆出現時,如果仍舊憑熟悉感做任務,那麼被試很難判斷第二張圖片是在當前trial中出現過,還是在臨近的前一trial中出現過。前面trial中的圖片會形成強烈的干擾。因此,為了正確完成任務,被試必須選擇性地記憶當前trial中的第一張圖片,忽略或排除之前trial的干擾。這種採取選擇性的、主動的短期記憶去完成任務的策略,便是工作記憶策略。
小圖片庫的相同-不同判定任務是科學家最常使用的工作記憶任務之一。
猴子和人類都可很好地完成相同-不同判定任務,但猴子的表現比人類稍差一些。當科學家深入分析行為數據時,驚奇地發現猴子和人類並非按照預想的策略來完成任務,並且猴子和人類的策略也大相徑庭。
人類和獼猴採用不同的策略完成相同-不同任務
先從擁有大圖片庫(如100張)的相同-不同判定任務開始。
理論上來說,被試只需依賴熟悉感,判斷第二張圖片近期是否出現過,即可較好地完成任務。為了檢測在這一任務中被試是否採用熟悉感策略,科學家做了如下設計:每個trial用到的圖片在前一兩個trial中都有一定的概率會出現。
實驗結果表明,人類被試採用工作記憶策略,排除前面trial的干擾,選擇性地記憶當前trial的第一張圖片。只有當目前trial的第一張圖片和第二張圖片一樣時,人類才會判斷為yes。而之前trial出現過的圖片並不會干擾人類的判斷。
而猴子,卻採用熟悉感的策略。當目標圖片在前一trial出現過時,猴子仍有一定概率受到干擾,判定yes,這也是猴子的正確率低於人類的原因。並且,猴子受干擾的概率隨時間間隔的增加而降低,呈線性遞減趨勢,因為熟悉感會隨時間消退。這是典型的熟悉感策略。
而對於圖片庫只有兩張圖片的相同-不同判定任務,人類依舊採用選擇性的工作記憶策略,而獼猴卻採用了一種工作記憶和熟悉感混合的策略。
具體表現為,如果前一trial出現過目標圖片,這會讓猴子有一定的概率做出yes的錯誤判斷,並且概率隨時間間隔增加而降低,這是熟悉感成分。但這一概率整體比單獨使用熟悉感時要低很多。並且,當目標圖片在當前trial中出現時,猴子的yes反應很高,比熟悉感預測的要高出許多。因此,猴子也採用了工作記憶來排除之前trial的干擾。
很可能,猴子在某一trial專注地利用工作記憶做任務。而在另一些trial,由於某些原因,如注意力不集中等,採用了熟悉感策略。
為什麼人類和猴子會採用不同的策略?
在完成相同-不同判定任務時,人類始終運用工作記憶策略。而猴子在圖片庫很大時,運用熟悉感策略。當圖片庫很小時,猴子則運用熟悉感和工作記憶混合策略。
其原因,可能有兩點。
- 對任務規則的理解程度不同
人類的智商要遠高於猴子,猴子的智商只相當於人類兒童。因此,人類對任務規則理解的透徹程度要遠高於猴子。清晰的規則理解,會讓人類選擇一個最優的應對策略,並始終如一地執行下去。
而猴子,可能並沒有提取出一個抽象的、清晰的遊戲規則,更談不上從亂麻般的策略裡擇優而用。猴子可能只是根據當時的大腦狀態,如心情、注意力、腦資源餘量等,本能地選擇一個策略。由於大腦狀態隨時會變化,所以猴子的策略也無法從一而終。
- 人類擁有語言
人類擁有動物界裡獨一無二的語言系統,這允許人類根據圖片的某些特徵,給圖片起一個簡單的名字。這便大大減少了記憶視覺圖片的腦資源消耗,使記憶更加容易。這讓人類能輕鬆地記憶目標圖片。
而猴子則不具備這一優勢,視覺圖片記憶會消耗掉大量的腦資源,猴子會盡可能地避免運用這一策略。