【動物行為】猴子也會算數學

■猴子式數學:經過訓練後,恆河猴也會用數字與符號進行基本的算術。

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MARGARET S. LIVINGSTONE

作者| 
編譯|劉賢哲

「左邊兩個數字的總和(8+6),跟右邊這個數字相比(13),哪個比較大?」,這看起來像極了一道標準測驗的考題。經過訓練後,恆河猴也能將數值與符號連結在一起,回答出正確答案。這項發現不僅讓我們瞭解恆河猴潛在的才能,還有助於說明哺乳類動物大腦編碼數值的方式。

過去的研究發現黑猩猩能進行個位數的加法運算,但是對於哺乳類動物的大腦如何表徵數字以及執行加法運算,科學家仍提不出完整解釋。現在一項新研究的發現能幫助我們邁開解決這些問題的第一步。

哈佛醫學院 (Harvard Medical School) 神經生物學家瑪格麗特·李文斯頓 (Margaret Livingstone) 的團隊成功教導三隻恆河猴 (Macaca mulatta) 將阿拉伯數字 0 至 9 以及將 15 個字母與數值 0 至 25 連結起來,並能正確比較出兩個符號的大小。接著為了瞭解恆河猴是否能計算兩個數值的總和,研究人員開始訓練牠們分辨兩個符號的總和與另一個符號的大小。歷經 4 個月的訓練後,牠們不但學會計算出兩個符號的總和,還能比較其與第三個符號的大小。

為了確定猴子不是只記住每個符號與其他符號相加的總和,研究人員接下來教導牠們一組全新的符號。即便使用新符號,恆河猴仍然能正確算出兩個符號的總和,這證明了恆河猴具備進行基本加法運算的能力。

但李文斯頓的團隊仔細分析資料時才發現,恆河猴並非每次都能回答出正確答案。比較兩個相近的數值時,猴子們往往會低估兩個符號加總的值,就像會認為 13 大於 8 加 6 的總和。這種低估數值的情況並非單一個案:相加兩個數字時,牠們只會注意較大者,然後僅將較小數字的一部份與較大的數字相加,也就是低估了6。

這三隻猴子在加法方面的問題,駁斥一項哺乳類動物大腦如何處理數字的理論。在李文斯頓的研究中,兩個相加的數字中,如果 8 比另一個大,那麼猴子保留 8 的完整數值,但如果 8 小於另一個數字,則會低估 8 的值。然而一項廣為人知的數字表徵理論認為,大腦會全面低估較大數字的數值,而且這種情況是沒有辦法改變的。但如果真的照該理論所主張,李文斯頓根本就不會觀察到8的數值會因情況有所變化。

義大利佛羅倫斯大學 (University of Florence) 的心理學家大衛·波爾 (David Burr) 表示:「李文斯頓的研究顯示,數字的對數編碼很可能根本不存在。」其他針對靈長類動物如何估計數值的研究,以及針對估計方式如何影響大腦計算兩個數值總合能力的研究,讓我們更瞭解算術障礙 (dyscalculia)。罹患這種疾病的兒童不僅難以算出數字相加的總和,也無法迅速猜測一個群體中有多少物體。這兩項研究似乎意味著估計數值是加法能力的關鍵。

波爾表示:「具備估計能力的生物,擁有明顯的生存優勢,因為我們都希望只要看一眼就能知道有多少頭獅子要攻擊我們。科學家接下來的目標,就是提出一個模型來解釋這一切是如何在大腦中發生。」
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研究出處:Monkeys Can Do Math
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譯者:劉賢哲 科教中心特約寫手,從事科普文章編譯。
責任編輯:Kerina Huang

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