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關于恒河猴自我意識研究的最新進展

發布時間:2017-02-14

  2月13日,《美國科學院院刊》(PNAS)在線發表了題為《經過鏡前視覺-本體位置偶聯訓練的恒河猴自發的表現出鏡像自我識別的能力》的研究論文,該研究由中科院神經科學研究所、腦科學與智能技術卓越創新中心非人靈長類研究平臺的龔能博士團隊與蒲慕明研究員合作完成。該研究通過設計了一種新的視覺-本體位置偶聯訓練方法,發現經過訓練的恒河猴自發的表現出鏡像自我識別的能力。鏡像測試是檢測自我識別和自我意識的常用實驗方法,過去只有人類和少數類人猿等通過該測試,因此自我意識一般被認為只存在于人類和類人猿等高等靈長類動物中。該研究發現當恒河猴通過訓練學會使用鏡子(即明白鏡子內外的位置對應關系)后,自發的通過了鏡像“標記測試”并表現出了各種照鏡子的行為。這個結果說明鏡像測試用于驗證自我意識的局限性,并提示自我意識相關的高等認知功能可能存在于更多更低等的物種中,并需要更合適的實驗手段揭示。同時,該研究為自我意識的神經機制研究提供了重要的線索。

  自我意識作為人類最重要的高等認知功能之一,其神經機制并不清楚,其中一個重要的限制就是動物模型的缺乏。能夠識別鏡中的自我被認為是驗證自我意識的有效手段,鏡前的“標記測試”,即在被試不知情的條件下在其臉上涂上顏料標記,看被試會不會在鏡子前觸摸和檢查臉上的標記,被認為是經典的檢測方法,并被用于人類和多種動物。之前公認的只有人類和少數類人猿可以通過鏡像測試,所以自我意識被認為只在這些高等靈長類動物中才有。但是,領域內一個重要的爭議問題就是動物不能通過鏡像“標記測試”到底是因為動物不具備自我意識相關的認知能力,還是這個方法本身不足以揭示這種能力。

  神經所非人靈長類研究平臺龔能博士團隊在2015年的一項研究中,已經發現經過視覺-感覺偶聯訓練后的恒河猴表現出鏡像自我識別的行為。然而,視覺-感覺偶聯的訓練方案是直接在恒河猴臉部進行訓練,通過較高功率的激光在猴臉部產生熱感誘導猴子去觸摸臉上的光點。對于該結果的一個爭議在于猴子觸摸臉上標記的行為被認為是一種被教出來的條件化的行為,不代表自發的鏡像自我識別。因此,在此項研究中,團隊成員重新設計了實驗方案,即只教恒河猴如何使用鏡子當工具去找尋身邊的物體或光點,而不在實驗猴的臉部以及身體上進行任何訓練。具體訓練方案為在恒河猴的頭部兩側放置方形紙板,將激光點照到紙板上,訓練恒河猴根據鏡子影像來觸摸頭部兩側的光點(附圖A)。當訓練的3只恒河猴都能很精準的利用鏡子影像觸摸到紙板上的光點后,實驗人員將光點移到猴子的臉上,發現3只猴子都能很準確的觸摸臉上的光點,進而自發的通過了鏡前“標記測試”,并表現出典型的照鏡子的行為,即利用鏡子檢查自己身體上本來看不到的部位(附圖B)。

  此工作進一步證明了恒河猴確實具備鏡像自我識別的能力,視覺-本體位置偶聯訓練方法可以進一步結合腦電和核磁成像等手段用來研究恒河猴自我意識的神經基礎。更重要的是,該研究表明了目前最公認的鏡像“標記測試”用于檢測動物是否具備自我意識的局限性,即動物不能通過鏡像“標記測試”并不能說明動物不具備該能力,自我意識相關的高等認知功能可能存在于更多更低等的物種中,并需要更合適的實驗手段來揭示。

  該項工作由神經所非人靈長類平臺的常亮堂和章世昆在龔能博士與蒲慕明研究員的共同指導下完成。該研究得到了科技部973項目、中科院戰略先導項目、中科院青年創新促進會的支持。

   

  圖注:A.視覺-本體位置偶聯訓練; B. 恒河猴鏡像自我識別能力

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