鱼类要进化多久,才能知道渔线上的肉其实是一个陷阱?

文摘   科学   2024-01-14 20:02   江苏  

先说结论:可能已经进化出来了。


面对天上掉下来的林妹妹,哦不……馅饼,不知道多少人类成了被钓的鱼。

在诱惑面前,人和鱼恐怕没啥区别。

首先,我们必须肯定的是,作为具有高级中枢的鱼类,是能够在长期被钓的过程中,产生复杂条件反射,从而对食物、鱼钩、鱼线、人影、鱼竿等陷阱特征,产生高度的警觉。

所谓麻雀虽小,五脏俱全:

鱼类的脑,和人脑一样,具有端脑(大脑)、间脑、中脑、小脑、延脑等五个基本结构。

只不过人脑从胚胎早期,就把间脑和中脑高度压缩,基本上变成信号中继、整合、投射的枢纽。

而鱼类的大脑,视叶为核心的中脑,是五个脑区中最大的,为最高级的脑区。

最前面的结构是嗅叶,端脑(大脑)正是在它的基础上发展而来的。

为什么我要说这些呢?

因为,无论是鱼类的大脑功能基础,还是我们倔强的“贺强”们的实战经验,都证明了鱼类在面对钓鱼陷阱这一件事情上,产生的高等条件反射,是能很有效的帮助它们,避免落入陷阱,从而被“贺强”们钓上岸的。

所以这个问题,就变成了两个问题:

1、鱼类究竟能不能【意识到危险。

2、鱼类究竟能不能知道【自己】身处危险,并能知道【自己】的行为是在回避危险。

第一个问题,其实可以归纳成,鱼类究竟有没有意识。

毕竟条件反射≠意识。

如果这个问题能解决,其实题主的问题也已经能解决。

至于第二个问题,则是相当于问,鱼类有没有自我意识。

虽然这个问题,并未被提问所包含,但最后我们可以一起来探讨下。

关于鱼类是否有意识,先说结论:

并没有公论。

有的研究者认为有,有的研究者认为没有。

但现在出现支持鱼类有意识的研究,已经越来越越多。

认为没有的理由其实很简单,鱼类没有新皮层。

当然,没有新皮层就没有意识的观点比较老了,现在基本可以认为已经被推翻。

乌鸦等鸟类,具有发达的旧脑皮,不少研究都表明,它们同时具备比较发达的意识和自我意识[1]

由于鸟类大脑主要是旧皮层,过去也认为它们不聪明,没有意识,但现在的研究基本上颠覆传统看法。鸟类皮层高度集中,而且具备类似于哺乳动物新皮层的功能[2]

在新皮层是产生意识的基础被推翻后,于是另外一个传统观点开始变得更加深入人心:

大脑皮层,是产生意识的基础。

当然,这个观点也并不是所有研究者都认同。

甚至有研究者提出,脊椎动物的初级意识早在寒武纪时期,就已经起源[3]

最早的脊椎动物昆明鱼,一般认为它们具备了最早的五脑结构

所有的脊椎动物都有相同的神经系统渊源[4]

虽然寒武纪时期的动物不可能存在新皮层,但它们的大脑却有除嗅觉之外“高等”脊椎动物的端脑结构。

例如,它们存在以下类似的脑区结构:用于选择和维持行为动作的纹状体,用于情绪的杏仁核和其他边缘结构,以及用于形成记忆、空间导航的海马。

从进化渊源来说,人类的情绪、情感功能是一脉相承的,同时会对我们的意识功能产生影响。

在只有原始中枢神经的文昌鱼中,存在大量简单无意识反射(例如光动反应、反射性撤退)。面对复杂的环境,无意识的反射是机械的。

寒武纪时期,早期脊椎动物生活在食物链的底层,这就迫使部分活下来的种群,感官中枢变得越来越复杂,并逐渐出现了整合各类感官,以应对复杂环境的能力。

本质上来说,杏仁核和其他边缘结构雏形的产生,是长期生境压力下的结果,是面对环境更加积极的反应。

但我们知道,遇到危险时生死存亡仅仅在一瞬间,如果仅仅依靠情绪中枢产生的激烈应激,出错率会大大增加,反而可能影响生存。

也就是说,需要一个更加“理智”的结构,来调整情绪行为。

这或许正是意识的起源。

一般来说,意识是大脑的一种神经生理功能,是整个大脑高级中枢进行信息整合时所产生的。

严格点来说,其实从来没有任何确切的研究,能支持意识仅仅产生于大脑皮层。

但如果整合才是意识产生的必要,鱼类是有类似生理基础的。

中脑中有一个叫做四叠体(顶盖)的结构。

这个结构在人类大脑中仅仅只是视觉的中继站。

但它却是在非鸟和非哺乳脊椎动物脑中十分发达,前文已经提到,它的前身正是鱼类的视叶。

顶盖不仅是非哺乳脊椎动物的主要感觉部位,它的层状组织,也能有效且广泛地整合来自不同感官的同构输入。

从某种意义上来说,中脑(视叶)是原来的大脑,只不过后来更上层的嗅叶具有天时地利的优势,最终发出出了大脑皮层,从取代了中脑,中脑权限被剥夺了,才最终从话事人,沦落为传话筒。

动物大脑的进化过程,我不仅联想到了中国古代的政治制度发展——从寒武纪时期的嗅叶到二叠纪的大脑,莫过于从秦汉的尚书到隋唐的尚书令,终究是一场权利的游戏。

七鳃鳗(昆明鱼与其处在相同的脊椎动物进化树基部)是现存最为原始的脊椎动物,它们拥有真正的眼睛。

它们的脑区拥有视觉、嗅觉、体感和其他感觉所有必要区域和神经分层路径。

这些信息整合在一起,能产生注意力、知觉、神经同步和记忆。

所有这些元素,都被认为是意识形成所必需的。

因此,有研究者认为,丘脑-顶盖间的互相联系,可以多模态同构感觉表征,七鳃鳗至少存在感官意识。

当早期鱼类进化为合弓纲(类哺乳动物)和蜥形纲爬行动物 ,背侧大脑皮层逐渐增大,并成为感觉意识的主导中心。

对于鸟类和哺乳动物来说,感觉意识的中心从中脑(视顶盖)转移到了大脑皮层,从而扩展和丰富了意识体验。

只不过鸟类和哺乳动物分别采取了不同的发展策略:

鸟类采用了高度集成式的旧皮层,而哺乳动物则采用了多核并联的新皮层。

纵观所有的研究,我们不难发现,意识存在的最核心基础是感官的整合。

只要感官系统足够的发达,并拥有整合能力的脑结构,那就有诞生的意识的条件。

大脑皮层可能是一个充分条件,而非必要条件。

意识能力的高低,则可能同时取决于感官和整合能力。

除了脊椎动物外,节肢动物和软体动物的意识研究也并不多,但从信息整合的角度,我们或许有更多的启迪。

从我个人来说,我认为鱼类是可能具有浅层意识的,是能意识到危险和陷阱的。但可能会类似于我们半梦半醒状态。

当然,如果我们依据保守的观点,还是认为,具有大脑皮层才能产生意识。

那么,我们可以看一下进化枝上的时间。

预估一下,鱼类多长时间才能进化到知道鱼线上吊着一块肉其实是一个陷阱。

最新的一些研究认为,大脑皮层在5亿年前就已经开始起源,到3亿年前四足动物进化出合弓纲和蜥形纲时,正式标志着大脑皮层的出现。

鱼类登陆,一般认为在4亿年前之后。

依据地球上现成的进化案例,我们可以下这样一个结论:

如果需要大脑皮层才有意识的话,对于水里随机发现的一条鱼,如果提供合适的进化条件,它们可以用1~2亿年的时间,进化到知道鱼线上吊着一块肉其实是一个陷阱。

不过,生物进化的本质上是一个淘汰的过程,如果没有什么生境压力,进化会十分的保守。

所以,对于这个结论,我们还需要补充一句:

如果不存在进化压力,它们可能永远也不会进化出意识,永远不会知道鱼线上吊着一块肉其实是一个陷阱。

最后,我们再讨论一下,鱼类有没有自我意识的问题。

目前最为“权威”的检测自我意识的方式,是镜子测试。

1970年,生物心理学家戈登·盖洛普发明了镜子测试(mirror test),通过在动物身上不可见的部位(例如额头)涂抹相应的斑点,来观察并判断,动物是否会意识到斑点是在自己身上,从而判断动物是否存在自我意识。

盖洛普首先发现黑猩猩能通过镜子测试[5]

后来,大量的研究者也通过相似的研究测试其它的动物。

经过30年的时间,人们发现,除了黑猩猩等类人猿外,鸦类、大象、鲸类都能认识镜子中的自己。因此,这些动物一般被认为存在自我意识。

通过对人类婴儿进行镜子测试,研究者发现,人类婴儿通常要到1~2岁才能认识镜子中的自己[6]。虽然镜子测试本身具有一定的缺点,但从人类婴儿的认知发展来看,自我意识是一个不断发展的过程。

目前来看,能通过镜子测试的哺乳动物,大多拥有很高的脑化指数,它们一般具有数岁儿童的智商,拥有丰富的情感能力,它们富有同情,能感知快乐和郁闷。

进入21世纪,越来越多的科学家支持高等动物存在意识。

2012年,众多的神经生物学家和认知科学家签署了《剑桥意识宣言》[7]

大脑皮层的缺失,似乎并不妨碍生物体验情感状态。大量的研究表明,非人类动物具有意识所需的神经解剖学、神经化学,以及神经生理学基础,并能表现出有意识行为。因此,充分证据表明,产生意识的神经基础并非人类独有。非人类动物,包括所有哺乳动物、鸟类,以及章鱼等其它动物,都拥有产生意识的神经基础物质。

时间到了2019年初,一份研究却一石激起千层浪:

有研究者对裂唇鱼进行镜子测试,发现它们竟然通过了[8]

虽然蚂蚁也能通过镜子测试[9]的研究充满争议,但裂唇鱼这个并没有什么争议。

有人认为,可能裂唇鱼和黑猩猩一样,和人类2岁婴儿一样聪明。也有人的表示,可能镜子测试并不能和自我意识完全对应。

但其实,如果我们抛开,大脑皮层是意识基础的成见,仅仅从信息整合与意识的对应来看。

意识可能是一个不断发展的过程,它是从鱼类开始起源,然后根据脑功能的转移而发生了转移,并且变得越来越发达。

自我意识是否产生,可能和意识的强弱无关,或许需要特殊的条件。

例如,与人类智慧发展高度相关的镜像神经元,也同样在猴子和鸟类中被观察到[10]。镜像神经元对于理解他人的行为,以及模仿学习十分的重要。

或许包括裂唇鱼在内的所有通过镜子测试的动物,大脑内可能具有某些相同或者相似的结构/特征。在没有弄清楚真相的情况下,并不能完全肯定或者否定某些观点。

总的来说,依据目前的所有研究,以及《剑桥意识宣言》上诸多科学家的共识。

我们有理由相信,鱼类是有可能迷糊地知道鱼线上布置的是陷阱。但由于它们的情绪中心和皮层都还仅仅只有雏形,因此它们很难抵抗住诱惑。即便被钩后,还可能再次回来。

其实哪怕自诩为拥有高度发达大脑的人类,面对诈骗诱惑,何尝不也有【无法自止】的行为呢?


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《参考文献》


[1] Güntürkün O. The avian prefrontal cortexand cognition[J]. Current opinion in neurobiology, 2005, 15(6): 686-693.

[2] Jarvis ED, Güntürkün O, Bruce L, Csillag A, Karten H, Kuenzel W, Medina L, Paxinos G, Perkel DJ, Shimizu T, Striedter G, Wild JM, Ball GF, Dugas-Ford J, Durand SE, Hough GE, Husband S, Kubikova L, Lee DW, Mello CV, Powers A, Siang C, Smulders TV, Wada K, White SA, Yamamoto K, Yu J, Reiner A, Butler AB; Avian Brain Nomenclature Consortium. Avian brains and a new understanding of vertebrate brain evolution. Nat Rev Neurosci. 2005 Feb;6(2):151-9. doi: 10.1038/nrn1606. PMID: 15685220; PMCID: PMC2507884.

[3] Feinberg, Todd E, and Jon Mallatt. The evolutionary and genetic origins of consciousness in the Cambrian Period over 500 million years ago.Frontiers in psychology vol. 4 667. 4 Oct. 2013.

[4] Baker C . Neural Crest and Cranial Ectodermal Placodes[J]. Springer US, 2005.

[5] Gallup, GG Jr. (1970). "Chimpanzees: Self recognition". Science. 167(3914): 8687.

[6] Beulah Amsterdam (1972). "Mirror self-image reactions before age two". Developmental Psychobiology. 5 (4): 297305

[7] Mcdermott K . The Cambridge Declaration on Consciousness in Non-Human Animals.

[8] Cleaner wrasse pass the mark test. What are the implications for consciousness and self-awareness testing in animals?

[9] ARE ANTS (HYMENOPTERA, FORMICIDAE) CAPABLE OF SELF RECOGNITION?

[10] Keysers, Christian (2010). "Mirror Neurons" (PDF). Current Biology. 19 (21): R971973.


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