美媒：乌鸦为何能懂零的概念？
参考消息网6月30日报道美国趣味科学网站6月14日发文称，最新研究显示，乌鸦虽然长着鸟类脑袋（bird-brain，直译是“鸟类脑袋”，又指“笨蛋”“傻瓜”——本网注），但这种长有羽毛的生物能懂高度抽象的“零的概念”。全文摘编如下：
零的概念高度抽象
人类社会数字系统里使用的“0”形成于公元五世纪左右，也可能是几个世纪以前。例如，在那之前还没有8乘以0或者10加0的说法。表示没有任何数量的“无”的概念可能出现得更早，但那不同于把零作为一个单独的“数量”。
这或许听起来显而易见，但在零作为一个数值的概念形成之后，数学领域经历了一场巨变。
德国图宾根大学神经生物学研究所的动物生理学教授安德烈亚斯·尼德说：“你可以去问问数学家，他们中的大多数人会告诉你，零的发现是一项令人振奋的成就。零的特别之处在于，它不符合对实物进行计数的常规，不像真正的整数。”换句话说，人们可以对装在篮子里的三个苹果计数——一个、两个、三个；但是如果篮子里空空如也，那就没有苹果可数。
尼德说，零代表的正是这种空无，代表苹果的缺失，“那显然需要非常抽象的思维……与实证现实脱节的思维”。现在，通过窥探乌鸦的大脑，尼德及其同事们发现，这种鸟的神经细胞（或称神经元）跟对其他数字一样对“零”进行编码。不妨这样说吧：乌鸦的大脑活动模式也支持在心理数线中把零排在“1”的前面。
在美国《神经科学学报》6月2日刊登的这项研究中，团队用两只雄性小嘴乌鸦进行了测试，让它们站在一根栖木上，与面前的电脑显示器互动。每次测试中，乌鸦面前的灰色屏幕会弹出有0到4个黑点，在这个“样本”图像之后紧接着出现有相同或不同数量黑点的“测试”图像。
经过训练，两只乌鸦会在两幅图像匹配时啄一下屏幕或者晃晃脑袋，不匹配则保持静止。
美国《国家科学院学报》月刊2015年曾登载一篇运用同样方法进行的研究论文。该论文称，在进行大量训练后，乌鸦识别图像匹配与否的正确率约为75%。先前这项研究没有涉及代表“0”的空屏幕，但确实证明了乌鸦能够区分有不同数量圆点（比如3个和5个）的屏幕。
两组图像的圆点数量差别越大，乌鸦的反应越准确；换句话说，与相差较大的数量（比如1和4）相比，这种鸟儿把相近数量（比如2和3）弄混的概率更高。尼德告诉本网站记者，这种现象被称为“数值距离效应”，在对猴子和人的类似测试中也能观察到。
尼德说，在包括空屏幕的最新研究中，“我们发现，经过这次的训练之后，乌鸦可以辨别零和其他可数的数量”。不过很重要的一点是，在包括空屏幕的测试中，乌鸦依然显示出了数值距离效应。
据尼德解释，这就是说，乌鸦把0个圆点的图像与1个圆点的图像弄混的概率要高于0个与2个、3个或4个圆点的图像。“这表明，对待空数据集，它们不仅将其视为与'有’相对的'无’，而且真的将其视为一个数量”，因为在它们的认知中，0个圆点与1个圆点相近。
乌鸦天生明白数字
为了更好地理解这些行为背后的大脑活动，研究团队向乌鸦的大脑植入了有玻璃涂层的微型电线，以记录乌鸦在行为测试期间的大脑电活动。被选定的神经元位于大脑皮质区域，它在鸟类大脑的后部，负责高级认知功能。
鸟类大脑皮质属于一个名叫脑端的更大区域；人类也有脑端，皱皱的人脑外层——大脑皮层就是它的一部分。但是，尽管乌鸦的大脑皮质和人的大脑皮层都位于脑端，但两种结构的相似点也仅限于此。尼德说，人的大脑皮层包含六层脑组织，由纵横交错的线路连接在一起；鸟类的大脑皮质不分层，神经元成簇排列。
在2015年进行的那项研究中，该团队也收集了来自大脑皮质的数据记录，并特别关注了名叫弓状皮质尾外侧区（NCL）的关键区域。NCL接收包括来自眼睛的感觉信息，并对数据进行处理后发送到大脑中与运动功能相关的区域，以协调身体行为。（在灵长类动物中，发挥这一作用的是前额皮层。）
在NCL，研究团队发现，当屏幕上出现特定数量的圆点时，某些神经元亚群便活跃起来。例如，一些神经元会对2个圆点迅速做出反应，另一些则对4个圆点产生反应。这些神经元似乎与特定的数值“适配”。有趣的是，首选数字和屏幕上圆点数量之间差距越大，这些神经元的活跃度就越低。
尼德表示，这些大脑活动模式暗示出乌鸦如何感知数值的彼此关联。他说：“它们天生就明白数字是有顺序的，明白数字按一定顺序排列，所以1的后面是2，2的后面是3，依次类推。”
在最新研究中，团队增添了有0个圆点的屏幕来重复这项测试。他们总共提取了500多个神经元的数据记录，其中233个来自一只乌鸦、268个来自另一只乌鸦。与之前的研究一样，他们发现不同的NCL神经元子集对不同的圆点数量做出反应，但除此之外，他们发现有另外一个子集对空屏幕做出反应。屏幕上出现的圆点越多，或者说与“0”差距越大，这些神经元就越不活跃。
其他动物也理解“零”
研究论文的作者们总结说，综合来看，观察到的行为模式和大脑活动表明，乌鸦的的确确掌握了零的概念。尼德说，这对动物有何用处尚不得而知。他说，分辨一个水果和两个水果的能力有助于生存，但“我看不出这些动物弄懂一无所有这个数量概念有什么好处”。
其他行为研究显示，恒河猴和蜜蜂也表现出懂得何为零。就与零有关的大脑活动而言，多项研究显示，跟乌鸦一样，猴子有专门与数字“0”适配的神经元。不久前尼德和同事们证明了人类具有同样的大脑活动模式，2018年在《神经元》月刊上发表了相关论文。
尼德说：“我认为，在一开始，提出动物是否理解何为零的问题听起来有点匪夷所思，因为零是一个非常非常特殊、堪称神奇的数字。”但现在，越来越多的证据表明，理解零的概念的动物恐怕比科学家以为的要多。
尽管如此，尼德说，如果两栖动物或爬行动物能够运用对零的理解来做算术题，那他会感到惊讶，因为它们的学习能力比不上哺乳动物和鸟类。但尼德说，鉴于鸟类和哺乳动物在恐龙灭绝的很久以前就从共同祖先分化出去，它们拥有某些相同的认知能力也是很不寻常的。
尼德说：“这很有意思，进化显然在解剖结构方面有不同走向，它们互不相干，却让这些鸟类和哺乳动物都具备高级认知功能。”
在测试中，乌鸦面前的灰色屏幕会弹出有0到4个黑点。（美国趣味科学网站）