鲸和海豚能在脑中建立地图吗？
海马体是大脑中一个神秘的部位。人们通常认为它和大脑的记忆以及空间导航相关。最近的一项研究发现，鲸类生物和别的哺乳类动物相比，海马体占大脑的比例出奇地小，这是不是说明它们的记忆能力和空间导航能力比其它哺乳类弱呢？
鲸类生物（海豚和鲸）的大脑和其他哺乳动物在很多方面都不同，其中最令人讶异的一处就是它们海马体的大小。虽然通常来说，哺乳动物的大脑体积越大，海马体所占的比例就会越小，所以海豚和鲸的海马体按理来说也不会特别大。但事实是它们的海马体比预期还要小得多，几乎和不存在一样。
最近Paul Manger领导的研究小组对鲸类生物的海马体相对大小进行了定量测量，并将数种鲸和海豚的数据和其它数百种哺乳类动物的数据进行了比对。他们发现，假如将海马体大小和整个大脑的大小作为两个坐标，从这些数据画出来的图中能明显看出鲸类生物与其它哺乳类动物的不同。除了鲸类，其它动物对应的数据点都能用一根光滑曲线很好地拟合。而鲸类的海马体大小仅达这根曲线预测结果的8%——20%。别的哺乳类动物都不是这样，即使是和鲸类最接近的动物——河马，也不像鲸类这样，而是和拟合曲线很接近。
Manger的研究组还发现了鲸类相比于其它哺乳动物的另一个惊人的区别。海马体是成年哺乳动物大脑中，仅有的两个有神经再生能力（能长出新的神经元）的区域之一（另一个是嗅球）。Manger和同事们检查了71种哺乳动物的海马体，发现只有鲸类生物在成年后没有神经再生能力。
Manger一向对海豚和鲸的智力保持怀疑，他认为这次的数据进一步说明了鲸类的大脑可能不如其它哺乳动物复杂。结合当今对海马体功能的理论，这个结果还是很有趣的。海马体相对体积较小，以及成年之后没有神经再生能力，这都暗示着同一个结论：不管海马体的功能是什么，海豚和鲸都不像别的哺乳类动物那么需要它。
那么到底海马体的功能是什么呢？简单来说：我们可以猜测——但我们还不知道答案——理论学家们认为海马体有两个主要的功能，且都和记忆相关：第一个是长期情节记忆，第二个是空间记忆。我将一一道来。
当人类的海马体遭到破坏时，人将无法形成新的记忆，而且对于近期的事都记不住。但是那些更久远的记忆，如童年的记忆，通常不会受影响。患有这种失忆症的病人即使数年来每天都去同一个医生那里看病，也会不记得医生的名字，甚至都不知道自己以前见过他。
有一点需要注意，海马体的损伤并不会影响所有类型的记忆。程序学习（学会新任务的能力）和工作记忆（把信息记在心里一小段时间的能力）都不会受影响。与海马体相关的失忆症的显著特点是，无法意识到经历过一件事，而不是笼统的记忆缺失。
那对于海豚和鲸呢？它们那“缩水”的海马体是否意味着它们对过去的经历没有意识？可惜的是，我们并没有足够数据来回答这个问题。虽然有一些实验是研究海豚记忆的，但并不是我们这里所说的这类记忆。
海豚有一类记忆肯定是高度发达的。通过比划手势，人们可以教会海豚一系列动作，而且一段时间之后人们可以要求海豚“重复”这一串动作。海豚十分擅长这类任务。但两遍动作之间的时间间隔往往只有几秒，所以这类记忆是工作记忆，而不是情节记忆。
去年的一个研究和海豚的情节记忆最为相关。研究者们发现海豚可以认出之前认识的同类的声音，即使上次相遇是在数十年前。如果海豚认出同类的声音等同于人类记住他人的名字，那么对于有着海马体相关失忆症的生物来说，拥有这个能力是出乎意料的。不过我们也得注意，仅从这一点信息就轻率地得出决断的结论是十分危险的。
总之，海豚的情节记忆这个领域还是一片处女地，我们目前还无法预测未来的实验能如何帮助我们理解这个难题。
那么空间记忆呢？
这些年来，解释海马体功能的最流行的理论之一就是“认知地图假说”，该理论认为海马体在大脑地图的形成中有着至关紧要的作用，它使得大脑可以表征环境的布局以及物体和环境中各种特征的位置。
有趣的是，鲸类生物在它们所处的生活环境中，并不像别的哺乳动物那么需要一张认知地图。它们大部分时间只是生活在开阔的海面上，而在海面上“方位”这个概念并没有多大意义。空间位置的相对关系当然很重要，但这是指物体之间的相对位置，而不是某个物体和一个固定地点的相对位置。（这里我讨论的都是小尺度的地图。掌握大尺度的空间地图——如海岸线的形状，如岛屿、暗礁和河流入海口的位置等——对鲸类的确会有好处，不过我们有理由相信这类大尺度地图和小尺度地图所涉及的神经机制是不同的。）
所以问题是海豚和鲸能否在大脑中建立周围环境的地图，并记住物体的位置。这个问题应该很容易用实验来回答。这是因为尽管野生海豚的周围环境没有明确的结构，但圈养海豚所生活的环境是固定的——大小有限且环境特征位置不变。我们可以研究这些海豚如何理解所在水槽的布局。可惜的是，这方面的实验数据几乎也是空白。尽管研究空间认知的科学家们早已设计出了很多测量空间记忆的方法，但还没有人将这些方法用在海豚身上。
唯一和这个问题相关的信息来自于Kelly Jaakkola和她的同事们2010年的工作。他们想知道海豚记住一个被藏起来的物体的位置的能力有多强。研究人员在水池边设置了三个桶，相隔30厘米左右。然后研究人员准备了一个玩具，并安排了几种情形：(1)在海豚看得见的情况下，将玩具放进某个桶；(2)先放进某个桶，再移到另一个桶里；(3)先放到一个容器中，然后在不被海豚看到的情况下放进某个桶中；(4)先放进某个桶，再把这个桶和另一个桶交换位置。实验发现，海豚在前两种情况下能找到玩具的位置，但后两种情况则不大容易。对于后两种情况，即使海豚能找到，其做法也很古怪，并且需要训练的时间也更多。作者们认为海豚记住隐藏物体位置的能力较弱，和狗差不多，但不如类人猿。
除了该研究以外，唯一相关的信息则更像故事。Louis Herman和Paul Forestell在20世纪80年代做了一个实验，他们让海豚回答池中有没有某个特定的物体。很多时候，海豚在回答之前会先在池内搜索一圈。有时候海豚的行为仿佛暗示着它们明白物体在池内的哪一块。不过这个结论并没有正式实验检验过。
总之，关于海豚是否能形成认知地图这个问题，我们真的没有任何确凿的信息来回答。我们当然可以猜测地认为海豚和鲸的海马体过小，从而影响了它们的情节记忆和空间记忆，但现在我们对这个问题确实没有答案。
关于作者：William Skaggs是一名神经科学家，他主要通过实验研究海马体在学习、记忆和空间导航中的作用。他对其它科学领域也有兴趣，尤其是关于意识的研究。他立志成为一名科学作家，并且已经用Looie496这个名字在维基百科上贡献了很多内容——主要是关于神经系统的文章。你可以在推特上关注他@weskaggs
（翻译：斑马线；审校：李想）
- 发表于 2014-10-28 00:00
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