烏鴉喝水、爾虞我詐、新奇恐懼——灰喜鵲比較認知研究取得新進展
近期，生命科學學院動物行為與保護實驗室（Lab of Animal Behavior & Conservation）在灰喜鵲的比較認知方面取得一些新的進展。 "烏鴉喝水"是著名的伊索寓言之一，但在真實的自然世界中，鴉科鳥類也的確可以完成叼石取水。2021年1月12日在Scientific Reports上的文章，探究了灰喜鵲"烏鴉喝水"實驗中其對物理世界的認知能力。該文章通過水與沙、重與輕、實與虛、粗與細、高與低、U型管等六個系列實驗（圖1），采用了一種新的數據分析方法，從認知心理學的角度來解釋灰喜鵲對自然規律的認知能力。這項研究還與公認的鴉科天才新喀里多尼亞烏鴉（Corvus moneduloides）"烏鴉喝水"數據進行比較，發現至少在叼石取物的物理認知方面，灰喜鵲不落下風。灰喜鵲完成伊索寓言中的"烏鴉喝水"任務，不僅讓我們小時候聽到的童話照進現實，也讓我們發現灰喜鵲具有高超的認知能力。它在實驗中所表現初出來的類比問題解決的能力以及訓練遷移也是我們在日常學習生活中經常使用的能力，該研究也被央視、中國科學報等十余家媒體專題節目錄制或報道。
https://weibo.com/tv/show/1034:4755692784123938?from=old_pc_videoshow
圖1 伊索寓言范式中測試灰喜鵲的實驗道具
基于"烏鴉喝水"實驗，研究者設計了一個更為有趣的合作博弈實驗，來探究Science雜志提出的世紀難題之一：合作是如何產生的。直接互惠促進合作的產生，是其中的主要假說之一。我們的初步想法是，灰喜鵲叼石砸物，對方獲得食物，那么如果雙方合作，就都可以獲得食物，這樣的直接互惠應該能夠促進灰喜鵲相互合作共同受益。因此，基于"囚徒困境"，我們設計了如下有趣的博弈情形，兩只灰喜鵲，分別有兩個選擇：合作或背叛（圖2）。然而，預期中的互幫互助、互惠互益并未發生，實驗開始時，幾對灰喜鵲都會嘗試互幫互惠，但很快，所有的合作行為就都消失了，在這一變化過程中，背叛、欺騙、爾虞我詐成為常態，最終達到了雙方再不合作的穩定狀態（圖3）。即便實驗后期增設了促進合作的條件，比如共處一室增進了解、食物獎勵加倍、饑餓處理時間延長，對灰喜鵲的合作均沒有顯著的促進意義。這可能是因為，從個人角度考慮，選擇背叛至少不會有損失。這一合作博弈實驗，大大豐富了"直接互惠導致合作產生"這一重大科學議題，也揭示了自然界個體互作的可能機制。該研究于2022年6月17日在行為學著名刊物Animal Cognition上線發表。
圖3 資源交換博弈模式下灰喜鵲訓練和實驗模式圖，訓練（上），實驗（下）
圖4 灰喜鵲合作博弈的凈收益變化
同時，動物行為學實驗室積極參與國際動物認知大平臺建設。2022年1月10日，由英國劍橋大學牽頭，南京大學動物行為與保護實驗室主要參與，并聯合全球共計16個研究機構共同開展的對十種鴉科鳥類恐新癥的研究正式發表于生物學著名刊物Current Biology。來自10個鴉科物種共241只個體參與了本項研究，結果顯示鴉科鳥類是否使用城市棲息地、成鳥的社會性、集群大小及是否儲食等4個因素會顯著影響它們對新奇物體的恐懼水平，但只有聚群大小會影響鴉科鳥類對新奇食物的恐懼（圖4）。恐新癥會影響動物與新事物的互動，這提示我們在進行動物認知研究時應特別注意考量受試者對實驗道具等的新奇恐懼水平，尤其是在涉及多物種的比較研究中。恐新癥可能會影響物種或個體對新環境的適應速度，因此在物種重新引入或動物個性化飼養方面，它也可以作為有效的評估方法。本項跨物種的合作研究，可能是動物認知研究歷史上，最大規模的一次全球合作，也為未來動物認知的廣泛合作提供了范本。
圖4新奇恐怖癥中測試灰喜鵲時使用的新奇物體（左）及被測試的灰喜鵲（右）
上述研究結果分別以Performance of Azure-winged magpies in Aesop's Fables paradigm 、Azure-winged Magpies would rather avoid losses than strive for benefits based on reciprocal altruism、Socio-ecological correlates of neophobia in corvids為題，發表于Scientific Reports、Animal Cognition、Current Biology等期刊。這一批次救助的灰喜鵲，先后參與了拉繩取物、鏡面實驗、客體永久性、烏鴉喝水、合作博弈、恐新癥及人臉識別等系列實驗，完美的培養了3名碩士生，目前已經在南京市紅山森林動物園展出并安享晚年（圖5）。參與灰喜鵲認知工作的主要人員包括：王琳、張宜貴、陳麗鑫、羅云超、余璠、王旭等，指導教師為李忠秋教授。該研究并未獲得項目資助，但部分人員津貼來自國家自然科學基金、西藏重大科技等項目。
圖5 ABC實驗室退休的灰喜鵲在南京紅山森林動物園展出并頤養天年