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看世界有深度又會算數,小雞怎麼這麼聰明?——《雞冠天下》

左岸文化_96
・2020/06/25 ・2824字 ・閱讀時間約 5 分鐘
  • 作者/安德魯・勞勒 (Andrew Lawler);譯者/吳建龍
  • 瓦洛帝嘉拉為義大利神經科學家,以雞為研究對象,透過實驗發現人類與雞有著許多共同特徵。

義大利的阿爾卑斯山麓有個城鎮叫羅韋雷托,瓦洛帝嘉拉的研究室就位於該城鎮一處 16 世紀的女修道院地窖內。會面時,瓦洛帝嘉拉身穿淺藍襯衫搭配絲質領帶,看起來衣冠楚楚。

他是在羅韋雷托出生的,當時第二次世界大戰剛結束十多年,義大利還很貧窮,牲畜是村民賴以為生的命脈。「沒有雞就沒有蛋」他說道,而沒有雞跟蛋往往意味著要挨餓。當他還小的時候,就對動物如何看待這個世界充滿好奇。

「沒有雞就沒有蛋」。此為示意圖,並非研究雞。圖/pixabay

自從 17 世紀法國哲學家笛卡爾斷言動物缺乏心靈、理性與靈魂以來,關於「動物具有類似於人類心智能力」的這個想法就一直存在爭議。他指出,動物可藉由聲音來表達憤怒、恐懼或是飢餓,但牠們不會說話,因而缺乏「內心獨白」(inner voice,又稱內心言語),而這正是人類思維的基礎。

他的名言「我思故我在」,或許更適合改為「我說故我在」。動物也許能夠感受到疼痛或歡愉(「我不否認動物擁有感覺」,他寫道),但牠們缺乏更進一步的覺察或認知等人類具有的特質。自此,哲學家、科學家、宗教人士和動物保護人士便針對這一點爭辯不休。

雞所看見的世界,色彩繽紛

瓦洛帝嘉拉等神經科學家們著手收集動物知覺的相關確切資料,至今他們已經發現,雞在看待世界的深度和細節要比人類深入、豐富得多。

哺乳類最初是夜行性動物,以躲避像是喜歡在白天活動的恐龍等獵食者;鳥類則偏好陽光,因此擁有較為發達的彩色視覺。紅原雞有著鮮豔的紅、藍、綠羽色,但在這種鳥的眼中,牠們所看到的卻是眩目耀眼、擴展到紫外光譜的色彩組合,超出了人類肉眼的辨色力。

擁有鮮豔羽毛的紅原雞。圖/wikimedia

雞的雙眼也有各自的用途,牠們可讓一隻眼睛盯著某個物體(比如:可能的食物)但同時讓另一隻眼留意獵食者的動靜。這就能說明為何雞的頭會出現奇怪的突然抽動了。

人們曾經認為雞的優異視覺是由於缺乏嗅覺所產生的感官補償,不過最近有支團隊對一群家雞進行研究,發現把大象和羚羊糞便放在牠們周圍時,牠們不為所動,但如果換成野狗跟老虎的糞便,牠們便會開始警戒並停止進食。

雞跟人類一樣較為依賴視覺而非嗅覺,可是牠們確實能夠嗅出危險的氣味。雞還能回想起人類和雞的面容,並依據先前的經驗對該個體做出反應。比方說,當一隻公雞看到心儀的母雞時,公雞體內的精子生產量便會突然增加。

科學家們曾對「雞隻具有精密複雜的溝通方式」這一觀點嗤之以鼻。「就算雞的世界有一套語法系統」認知心理學家大衛.普雷馬克在 1970 年代寫道「牠們也沒有什麼有趣的可說。」在那之後,有位德國語言學家得出這樣的結論,他認為所有的雞隻都有大約 30 種不同的聲音,可個別對應到特定的具體行為。例如,雞會用不同的叫聲來表達獵食者是從地面或是由空中襲來。

小雞其實很聰明,看看雞的厲害!

瓦洛帝嘉拉之所以會以雞為研究對象,主要是因為牠們不貴,耐受性高,而且容易飼養。大部分的鳥類跟哺乳類一樣,得投入大量精力養育幼雛,但是雞在破殼之後,就具有高度自理能力,而且在外界環境影響其行為之前就能參與實驗。

在這個古老修道院地窖內的研究團隊是由七名博士生及多位碩士生所組成,他們穿著橘鞋及白色實驗衣,在狹窄但燈光明亮的走廊上忙進忙出,儘管如此,這裡還是有一股地牢的氣息。瓦洛帝嘉拉先帶我去一間昏暗溫暖的房間,裡面全是已受精的雞蛋,這些蛋不久就會成為實驗的對象。

實驗焦點是放在「子代銘印」,這是指剛孵出的小雞會讓自己依附到牠們所看見的第一個移動物體。

小雞破殼而出後,記下第一眼見到的銘印物。圖/pixabay

研究人員會把一些特定的物體拿給新生小雞看,比如紅色圓柱體,然後把小雞放在透明圍欄中,再設置兩片不透明的擋板,把該圓柱體藏在其中一片擋板後方。接著,遮蔽透明圍欄,一分鐘後,讓小雞自己去選擋板。小雞第一次嘗試就能找到那個銘印的物體,說明牠們具有相當好的記憶力。

在另一個實驗裡,圓柱體會被擋板完全擋住,而一旁的擋板則有不同的高度或寬度,可以露出一部分的物體。在這實驗中,小雞每次都選了把圓柱體隱藏起來的擋板,這是瓦洛帝嘉拉稱為「某種直覺物理」的徵象。

雞還會做加減運算。

小雞也會計算數量?圖/giphy

研究者讓一隻小雞看一個一樣的圓柱體,然後放在一片擋板後方,之後又把幾個相同的圓柱體放在另一片擋板後面,這隻小雞會走向藏比較多個圓柱體的那片擋板。如果研究者把一個圓柱體從一片擋板移到另一片的後方去,使第二片擋板後面有比較多的圓柱體,這時雞就會走到第二片擋板。

另一項實驗中,六個相同的容器沿著圓弧線放置,每個容器跟小雞都是等距的,但其中只有一個容器裡面有放飼料,之後就讓小雞去找出有飼料的容器。接下來把有飼料的容器跟其他容器調換位置後,小雞仍然能夠選對容器。

瓦洛帝嘉拉和研究同仁最近還發現,雞的大腦左右葉各不相同,這點長久以來一直被認為是人類獨具的屬性。我們大腦的左半球掌控著語言,這是讓笛卡爾深信人類之所以有別於其他生物的工具,而右半球則讓我們在周遭人物和環境中可以定位自己。

雞的大腦左右葉也各不相同?圖/giphy

研究人員把發育中的雞胚胎左眼遮住,再讓右眼朝向蛋殼。在接近孵化的最後三天,將胚胎右眼暴露在光源下,從而削弱這隻雞的視覺處理能力。當牠孵化後,讓牠面向混著榖物的小圓石,此時正常發育的雛雞左腦能夠辨別哪些是榖物哪些是石子,但被動過手腳的小雞則無法分辨這兩種物體。

雞可以用左右大腦半球執行不同的任務,此外,瓦洛帝嘉拉認為,牠們還能分辨出有生命和無生命的物體。另一個實驗中,研究者讓小雞看隨機排列的光點,以及模擬母雞、貓或其他動物走動的光點。無一例外地,小雞總是偏愛模仿動物運動的光點,即便光點排列跟母雞的形象不同也無妨。

正常的人類嬰兒在兩天大時也能做出這種區別,但許多自閉症兒童和青少年卻沒辦法。瓦洛帝嘉拉的團隊正在研究這種自閉症的症狀是否跟理解生物動作的本能有關。藉由確切找出哪些基因在小雞認知生物動作的過程中實際參與運作,他希望這可以讓我們了解自閉症患者中可能出問題的機制,從而踏出治療自閉症的第一步。

——本文摘自《雞冠天下:一部自然史,雞如何壯闊世界,和人類共創文明》,2020 年 3 月,左岸文化

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左岸文化_96
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爸媽的話左耳進右耳出?其實都是噪音惹的禍!——如何找出最佳「訊噪比」?

雅文兒童聽語文教基金會_96
・2021/09/24 ・2843字 ・閱讀時間約 5 分鐘

作者 / 林堂智|雅文基金會聽語科學研究中心 研究助理

從生理結構來看,我們可以利用眼瞼作為視覺訊息接收的開關,閉上眼睛就能眼不見為淨。對於聽覺而言,這樣的按鈕也貌似存在,畢竟當一個人發呆、做白日夢時,即使別人喊破喉嚨,他沒有反應就是沒有反應,這不就是關閉聽覺的表現嗎?這種「你有說,但我沒聽到」的現象,究竟是怎麼發生的?讓我們繼續看下去!

常常把我的話當耳邊風!真是夠了!圖/pixabay

耳朵是無辜的!訊息的選擇大腦說了算

耳朵的主要工作僅止於訊息傳遞,而後續的訊息處理工作其實是由大腦完成的,也就是說,當這個全年無休的聲音接收器孜孜不倦地傳遞訊息,最終在眾多雜訊中,該聚焦處理哪些訊息是由大腦決定。在雜訊中聚焦處理訊息的能力稱作「聽覺注意力」。然而,聽覺注意力卻也容易受到認知負荷量噪音的影響。

在處理訊息的過程中,大腦需要提供燃料(認知資源)給聽覺注意力進行運作,然而資源有限[1],若是接收過多或太複雜的訊息,大腦便有可能因為運轉「過熱」而呈現放空或呆滯的狀態。就好比每台電腦都會有特定進行資料運算的空間,一旦超過負荷就會運轉緩慢或甚至當機。同理,當我們處在一個訊息繁雜的環境下,我們的聽覺注意力便有可能會無所適從,讓訊息接收和判斷更困難。

聽你想聽的,是人之常情

還好就如《人海中注意你的聲音、喧鬧中聽見我的名字:認識雞尾酒會效應[2]一文中,筆者透過雞尾酒會效應[3](Cherry,1953)討論聽覺注意力的展現與運轉機制。當訊息繁雜時,我們的注意力能選擇目標訊號來優先處理,並抑制非目標訊息的干擾。不過,若非目標訊息達到可被察覺的門檻(Threshold)時,我們仍會因此分心而被影響。

好比說,下課時正起勁地和同學聊最新的手遊,即使走廊吵雜,一聽到暗戀女孩的笑聲,耳朵還是會立刻豎起,心裡小鹿亂撞地慌張轉頭尋找她的蹤影。不過,當非目標訊息(aka噪音)太大聲時,還是會讓你「充耳,卻沒辦法聞」,想聽也聽不到。

充耳,卻沒辦法聞 ,想聽也聽不到。圖/Pexels

還是充耳不聞?也許就是噪音惹的禍!

噪音是一種人們不想(需)要(unwanted/undesired)的聲音,它不但會干擾思考、工作與日常,也會為身心理健康帶來負面影響。[4]日常生活中,噪音無處不在,不論是捷運站、學校教室、甚至是家中客廳的噪音皆可能影響語音察覺能力。過去研究顯示,70 dBA 以上的環境噪音(相當於使用吸塵器的音量)對於聽覺注意力有顯著的負面影響。[5] Zhang 等人的研究指出,在學校的環境噪音下(如:操場遊戲聲、電風扇運轉聲、窗外車流聲等),孩子於視覺追蹤作業的反應速度、任務準確性與注意力表現皆較差。[6]尤其在達 75dB SPL 的高強度噪音下,孩子需要耗費更多的認知資源才能維持注意力來接收與處理訊息。Fernandes 等人也發現高強度噪音會讓孩子的閱讀與理解作業表現較差。[7]

找出最好「訊噪比」,讓我們和噪音共處

然而,環境噪音的問題並非無法解決,現今許多科技產品,像是很多老師會佩帶的小蜜蜂麥克風,就能在教學現場克服環境噪音。這類科技產品可以讓目標訊息(老師說話的內容)更大聲,用來蓋過環境噪音,讓學童聽得更清楚。

訊息和噪音音量的比值又稱為訊噪比(Signal-to-Noise Ratio),可用於反映訊號清晰度。訊噪比值越高越有利於聆聽;當訊噪比越低或為負數時,則代表噪音比訊號的音量來得大,不利聆聽,就算想聽也是聽不清楚的。若要有效傳遞聲音訊息,較為理想的狀態是提高目標音量或是降低噪音音量,讓訊噪比維持在利於聆聽的值。

訊噪比值的高低,決定訊號內容的清晰度,也許試著將聲音訊號再放大聲一點或降低噪音的音量,打造利於聆聽的環境。圖/雅文基金會

別一竿子打翻一船人!你懂低訊噪的好嗎? 

雖然訊噪比和聆聽品質有關,但噪音真的只能夠扮演反派角色嗎?其實訊噪比的機制主要圍繞著「遮蔽」(Masking)的概念。當我們感知到噪音多於目標訊息時,則表示噪音已遮蔽目標訊號,可能因此發生訊息缺漏或難以察覺目標訊號的情況。

噪音遮蔽可分為能量遮蔽(energetic masking)與訊息遮蔽(informational masking)。[7] 能量遮蔽指噪音在時間和頻率上與目標音重疊,主要發生在聽覺外周(auditory periphery),例如隔壁鄰居的狗吠聲被豪大雨聲蓋過去了。訊息遮蔽則是噪音與目標音訊息由於其在認知層次上的相似性而在處理的過程中所造成的遮蔽。好比台語使用者聽到「脫口罩」時,因週遭環境語音的干擾,而聽成「脫褲走」的訊息判斷錯誤。[8,9] 

我們也能善用噪音遮蔽的特性改善生活品質。比如說,在日本或誠品書店洗手間常見的「音姬(OTOHIME)」機台會在有人如廁時,自動發出涓涓流水聲,用來遮蔽解放的尷尬聲響。聽覺系統作為全年無休的勞工,即使我們在睡覺,他仍在運作;因此只要有突然的聲音(狗叫聲、汽車引擎聲、打鼾聲等),皆可讓大腦警覺而使你驚醒。此時,頻率平穩一致的白噪音(吹風機、電風扇)和粉紅噪音(下雨聲、營火聲)就十分好用,可以遮蔽影響睡眠的外界聲音變化,達到噪音消除的作用,讓你一夜好眠。

噪音用得恰,如廁不尷尬。圖/tohoint.co.jp

不論處在哪種生活情境,噪音無處不在,且難以殲滅,不過我們可以使用一些策略來改善生活品質。例如:尋找適當的位置(背對噪音源或移駕到安靜角落)讓聆聽更輕鬆,或使用科技產品來降低噪音或提升目標音量,以凸顯目標訊息內容。最後,善用遮蔽效應即可抵銷噪音,提升學習、工作,甚至是休息時的效率與品質[10]

參考資料

  1. Kahneman D. (1973). Attention and Effort. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall.
  2. 雅文兒童聽語文教基金會(2021)。人海中注意你的聲音、喧鬧中聽見我的名字:認識雞尾酒會效應。泛科學
  3. Cherry, E. C. (1953). Some experiments on the recognition of speech, with one and with two ears. The Journal of the Acoustical Society of America25(5), 975–979.
  4. Fink, D. (2019, December). A new definition of noise: noise is unwanted and/or harmful sound. Noise is the new ‘secondhand smoke’. In Proceedings of Meetings on Acoustics 178ASA (Vol. 39, No. 1, p. 050002). Acoustical Society of America.
  5. Schlittmeier, S. J., Feil, A., Liebl, A., & Hellbrück, J. (2015). The impact of road traffic noise on cognitive performance in attention-based tasks depends on noise level even within moderate-level ranges. Noise & Health, 17(76), 148-157.
  6. Zhang, Z., Zhang, Y., & Kang, J. (2018). An Experimental Study on the Influence of Environmental Noise on Students’ Attention. In The 11th EuroNoise Conference, Crete.
  7. Fernandes, R. A., Vidor, D. C. G. M., & Oliveira, A. A. D. (2019). The effect of noise on attention and performance in reading and writing tasks. In CoDAS 31(4). Sociedade Brasileira de Fonoaudiologia.
  8. Yang, Z.-G., Song, Y.-W., Zhang T.-T., Li, L. (2014). The subcomponents of informational masking: Evidence from behavioral and neural imaging studies. Advances in Psychological Science, 22(3), 400-408.
  9. 徐灿、杨小虎、汪玉霞、张辉、丁红卫、刘畅(2018)。 语音型噪音对二语者汉语元音声调感知的影响。心理與行為研究16(1):22-30。
  10. Lu, S. Y., Huang, Y. H., & Lin, K. Y. (2020). Spectral content (colour) of noise exposure affects work efficiency. Noise & Health22(104), 19-27.

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