烏鴉很聰明？－《烏鴉的教科書》

比孔雀還要顯眼、高調的鳥類並不多，但如果可以的話，我想請各位先忽略牠那華麗又色彩斑斕的尾羽。我們要將關注焦點放在孔雀頭上形成冠羽的那些硬挺羽毛。

細節藏在羽毛的「振盪頻率」裡

這些長得像鍋鏟的羽毛雖然也很醒目，卻常常被忽略。蘇珊．阿瑪德．康恩（Suzanne Amador Kane）從專門繁殖鳥類的鳥舍與飼養員那裡找來了一些孔雀，再加上一隻來自動物園、曾經不小心飛進北極熊圍欄裡的倒霉孔雀，想要研究孔雀冠羽的用途。

她的學生丹尼爾．凡．貝爾倫（Daniel Van Beveren）在孔雀冠羽上裝設了機械振盪器，並且觀察冠羽的擺動。當機器的振盪頻率為二十六赫茲時──也就是一秒振盪二十六次──冠羽擺動得特別劇烈。這是會令孔雀冠羽產生共鳴的頻率，也正好是雄孔雀求偶時擺動尾羽的頻率，因此康恩對我說：「這不可能只是巧合。」

凡．貝爾倫對著架設好儀器的孔雀冠羽播放各種錄音，假如播出的是真正的孔雀搖動尾羽的聲音，冠羽就會產生共鳴；若是播放其他聲音，例如 Bee Gees 的〈Staying Alive〉，就沒有這種效果。

該研究結果顯示，站在求偶的雄孔雀面前的雌孔雀或許真的能夠感知到雄孔雀尾羽製造出的氣流。除了看見雄孔雀賣力的求偶動作以外，雌孔雀或許也能感覺到這一番努力。（這種現象也會反過來，有時候雌孔雀也會對雄孔雀展現自己。）

康恩想要拍攝真實的孔雀求偶時冠羽的模樣，觀察牠們擺動冠羽的頻率是否真和尾羽相同，藉此證明她的論點。假如真是如此，就表示孔雀求偶的過程中除了有浮誇的視覺效果以外，其實還存在著人類一直以來都沒注意到的元素；而我們會忽略這些細節，是因為缺少適當的配備。

假如連大自然中如此耀眼浮誇的行為展演中，都有被我們忽視的環節，我們到底還錯失了多少東西？

孔雀細小的纖羽會告訴我們答案

從孔雀冠羽底部細小的纖羽（filoplume）就能找出線索。纖羽的樣子就像一根尖端為簇狀的茅，還能做為機械性受體之用。

當空氣流動擾動了冠羽，便會擠壓到纖羽，進而觸發神經。大部分的鳥類都有纖羽，而且幾乎都會伴隨其他羽毛一起發揮作用。

鳥類可以透過纖羽掌控羽毛的狀態，因此或許能夠在鳥羽澎亂時即時整理羽毛，重整態勢。不過纖羽還有一項最重要的功用──幫助鳥類飛行。

避免失速墜落的技巧

鳥飛行的樣子看起來是如此地輕鬆自在，因此我們很可能根本想不到那是一件多費力的事。為了維持在空中飛行，鳥必須一直調整翅膀的型態與角度。如果一切都對了，氣流就能順著翅膀流動，鳥類的身體也就能順利抬升至空中。

然而如果鳥的翅膀角度太大，原本順暢的氣流會形成擾流，抬升的力量也就隨之消失，這種現象叫做失速（stalling）。一旦鳥無法避免這種狀態產生或即時修正，就會從天上掉下來。不過這不常發生，一部分原因是因為纖羽能為鳥類提供必要資訊，因此能夠因應各種情況快速調整翅膀的狀態，避免不幸。

老實說，這種能力實在相當驚人。我記得有次站在船上看著一隻海鷗緊跟船身飛行；那天風很大，而我們──也就是我坐的船和那隻海鷗──都在高速移動。當我伸出手感受從手上與指間吹過的風時，不禁讚嘆海鷗的翅膀竟然也能產生同樣的作用，讓鳥類能夠在天空中飛翔。

然而我當時我根本不知道鳥類還會運用纖羽判讀氣流，在飛行時不斷微調姿態。法國的眼科醫師安德烈．羅尚－杜維尼奧（André Rochon-Duvigneaud）曾描述鳥是「一對靠雙眼引導方向的翅膀」，不過這個說法還不夠正確──鳥的翅膀其實會為自己找到方向。

蝙蝠翅膀長得不一樣，功能卻一點都不差

蝙蝠的翅膀也是如此。牠們翅膀的薄膜雖與鳥羽構造大不相同，敏感度卻不相上下。蝙蝠的翅膀薄膜上布滿有敏銳觸覺的毛髮，這些毛髮從小小的半圓球狀上凸出，並且連接著機械性受體。

蘇珊．斯德賓發現這些毛髮大多數只會對來自蝙蝠背後往前吹拂的氣流有反應，而這種現象通常在蝙蝠快要失速時才會出現。因此蝙蝠其實就跟鳥類一樣，都能感覺出快要失速的狀態，也能夠及時採取行動修正。

多虧這些毛髮，蝙蝠能以陡峭的角度飛行、在空中盤旋和後空翻，捕捉在尾巴附近的昆蟲，甚至還能以頭下腳上的姿態降落。當斯德賓以除毛膏去除蝙蝠翅膀上的毛髮，並讓牠們飛過障礙物後，可以發現毛髮消失對牠們產生的影響非常明顯。

牠們雖然不會墜落，卻會選擇與周邊的物體保持相當的距離，轉彎的角度也比平常更大，姿態更笨拙；反之，假如牠們翅膀上的毛髮完好無缺，就能夠以離物體僅僅幾公分的姿態飛行，還能做出過髮夾彎一般的飛行動作。

對牠們來說，氣流感受器的存在與否決定了牠們只能用一般方式飛行，還是能夠進一步做出各種飛行特技。

對於其他動物來說，這些感受器的存在很可能更是存亡與否的關鍵。這或許就是為什麼它們會演變為這世上數一數二敏感的器官。

——本文摘自《五感之外的世界：認識動物神奇的感知系統，探見人類感官無法觸及的大自然》，2023 年 8 月，臉譜出版，未經同意請勿轉載。

認知功能與新皮質

人類優越的認知功能，是我們與我們的靈長類親戚最大的差別。我們的視覺和聽覺能力與猴子相似，但只有人類會使用複雜的語言，製造複雜的工具如電腦，以及能夠探討演化、遺傳和民主之類的概念。

弗農・蒙卡索（Vernon Mountcastle）認為，新皮質中每一個皮質柱都執行相同的基本功能。果真如此，在某個基本層面上，語言和其他高階認知能力，與視覺、觸覺和聽覺能力是一樣的。這不是顯而易見的事，閱讀莎士比亞的著作與拿起一個咖啡杯看來並不相似，但根據蒙卡索的想法，兩者基本上是同一回事。

蒙卡索知道皮質柱並不完全相同，例如從手指獲得輸入的皮質柱，與理解語言的皮質柱有物質上的差異，但兩者相似之處多過差異。蒙卡索因此推斷，一定有某種基本功能支撐新皮質所做的一切——並非僅限於感知，還包括我們視為屬於智能的所有能力。

視覺、觸覺、語言、哲學之類的不同能力本質上相同，這樣的想法是許多人難以接受的。至於這背後的共同功能是什麼，蒙卡索沒有提出他的想法，而答案實際上也很難想像，人們因此很容易忽視他的理論或直接否定。

例如語言學家就經常把語言說成與所有其他認知能力不同；如果他們接受蒙卡索的想法，他們可能會尋找語言與視覺能力的共同點，以便更好地認識語言。對我來說，蒙卡索的想法令人興奮到不容忽視，而我發現，實證證據壓倒性地支持這個想法。

我們因此面對一道引人入勝的謎題：什麼樣的功能或演算法，可以創造出人類智能的所有方面？

我們如何處理對抽象事物的認知？

到這裡為止，我陳述了一個理論，說明皮質柱如何習得實物——例如咖啡杯、椅子、智慧型手機——的模型。這個理論說，皮質柱為每一個觀察到的物體創建參考框架。如前所述，參考框架就像一個無形的三維網格，圍繞著一個物體並附在它上面。參考框架使皮質柱得以習得物體各個特徵的位置，這些特徵界定了物體的形狀。

較抽象而言，我們可以視參考框架為組織任何類型的知識的一種方式。咖啡杯的參考框架對應一件我們看得見、摸得到的實物，但參考框架也可以用來組織關於我們無法直接感知的事物的知識。

想想那些你知道但不曾直接感知的事物，例如你如果學過遺傳學，會知道 DNA 分子是怎樣的。你可以想像它們的雙螺旋形狀，你知道它們如何利用核苷酸的 ATCG 鹼基為氨基酸序列編碼，你知道 DNA 分子如何解旋複製。

當然，從來沒有人曾直接看到或觸摸過 DNA 分子，我們做不到，因為它們太小了。為了組織我們關於 DNA 分子的知識，我們製作圖片，就像我們可以看到那樣，也製作模型，就像我們可以觸摸那樣。我們因此得以利用參考框架儲存關於 DNA 分子的知識，就像我們利用參考框架儲存關於咖啡杯的知識那樣。

概念知識的認知，同樣使用參考框架

我們利用這種方式處理我們知道的許多東西，例如我們對光子有很多認識，對銀河系也有很多認識。我們同樣把這些事物想成彷彿看得見、摸得到的東西，因此可以利用我們用在日常實物上的那種參考框架機制，組織我們所知道的關於這些事物的事實。

人類的知識也延伸到無法視覺化的事物上，例如關於民主、人權、數學等概念的知識。我們知道關於這些概念的許多事實，但無法利用類似三維物體的東西組織這些事實——你無法輕易想出一個圖像來代表民主這個概念。

概念知識必須有某種形式的組織，民主和數學之類的概念並非只是一堆事實，我們可以加以思考並作出推論，預測我們採取某種行動時將發生什麼事。我們做這種事的能力告訴我們，概念知識必須也是儲存在參考框架中，但這些參考框架可能不容易等同於我們用在咖啡杯和其他實物上的參考框架。

例如，對某些概念最有用的參考框架可能有三個以上的維度，我們無法將超過三個維度的空間視覺化，但站在數學的角度，它們的原理與三維或較少維度的空間相同。

——本文摘自《千腦智能新理論》，2023 年 5 月，星出版出版，未經同意請勿轉載。

為何腦力難以增強？

有許多方式可以讓人看起來更聰明，例如裝模作樣的說出艱難的詞彙，或是隨身帶著一本《經濟學人》（The Economist），但是你真的能夠變得更聰明嗎？真的有可能「強化腦力」嗎？

身體的「能力」，通常代表的意思是能夠以特定的方式完成某些事情或展現某些動作。「腦力」所牽涉到的能力，一定讓人想到和智能有關。你的確可以用腦連接到工業發電機讓電路暢通，同時也讓你腦中的能量增加，但是對你並沒有任何好處，除非你很喜歡讓自己心智炸裂（物理）。

你可能見過一些廣告，說某種成分、工具或是技術能夠提升腦力，通常要價不斐。那些玩意基本上難以讓人產生任何顯著的改善，因為如果真的有廣告宣稱的效果，就會大為流傳，那麼每個人應該都會變得更聰明，腦子也變得更大，直到顱骨支撐不住為止。若真的有能夠提高腦力、增強智能的方式，會如何進行？

聰明的腦袋有什麼特別之處？

要了解這點，應該先要知道聰明的腦和不聰明的腦之間有什麼差異，以及如何把後者變成前者。有一個看起來完全是錯誤的因子：聰明的腦使用的能量比較少。

這個違背直覺的論點來自於直接紀錄腦部活動的掃描研究，例如功能性磁振造影（fMRI）。這是一種厲害的技術，讓人躺在 fMRI 掃描儀中，紀錄身體的代謝活動（也就是細胞和組織在做事情）。代謝活動需要氧氣，氧氣由血液供應。

fMRI 掃描儀能夠區別出含有氧氣的血液和缺乏氧氣的血液，身體部位代謝活動高會把前者變成後者，例如腦部某些區域在從事任務而快速運轉。

基本上，fMRI 能監測腦部活動，並且指出其中哪些部位特別活躍。舉例來說，如果受試者進行的是記憶性任務，那麼腦部與記憶處理相關的區域活更為活躍，在掃瞄儀器上便能夠顯示出來。那些活動增加的部位，可以看成和記憶處理有關的部位。

當然事情沒有那麼單純，因為腦部時時都在進行多種活動，要找出「更為」活躍的區域，需要進行過濾與分析。話雖如此，許多當代辨認腦部各區域特定功能的研究，都用到了 fMRI 掃描。

並不是特定區域發達，而是大腦整體的連結感強！

到目前為止也都還好，你會認為負責某個特殊活動的腦區，在從事那個活動的時候會特別活躍，就像是舉重選手在舉起啞鈴的時候，二頭肌會使用到更多能量。

但對於腦部而前其實不然。一九九五年，拉森（Larson）等人的研究發現，在設計用來測驗流體記憶的任務中，的確看到了受試者前額葉皮質處於活動狀態，但是非常順利執行任務的受試者，卻是例外。

說得清楚一點：流體智能非常高的人中，並沒有使用到假定為負責流體知能的區域。這完全沒有道理吧，就像是你幫人量體重的時候發現只能量到體重比較輕的人。

進一步分析發現，比較聰明的人前額葉皮質的確會活躍，但是要在接受困難任務時才會活躍，例如需要多花一些心力才能應付的問題。這個結果讓我們得到一些有趣的論點。

智能並不是由腦中某個專屬區域所執行，而牽涉到多個腦區，這些區域彼此相關。看來在聰明人的腦中，這些區域連結得更緊密、組織得更好，整體上就不需要那麼多活動了。

你可以想像成汽車：如果有輛車的引擎發動起來像是一群雄獅狂叫怒吼，另一輛車子則安靜無聲，那麼前一輛當然就不是比較好車款。發出噪音和產生震動的汽車，是為了完成效能更高車款所完成的事，後者所花費的能量更少。

目前逐漸形成的共識是，腦區（例如前額葉皮質、頂葉等）之間連結的範圍與效率，對於智能有很深的影響。腦區之間溝通與互動的狀況越好，處理資訊的速度就越快，進行計算與做出決定時就越不費力。

大腦中白質的連結性

這個論點受到其他研究的支持。白質（white matter）的完成度與密度高低，可以做為智能高低的有效指標。白質是腦中另一類組織，往往受到忽視。人們的注意力總是放在灰質（grey matter），但是腦中有一半屬於白質，它的功能也很重要，沒有得到那麼多關注，是因為「功能」沒有那麼多。

所有重要的活動都是在灰質中進行的，白質的功能則是把活動內容傳到其他部位的連接線所組成（連接線便是神經元伸出的軸突）。如果灰質是工廠，白質則是傳送貨物與補充原料的道路。

兩個腦區之間的白質連接如果越是完善，那麼彼此之間合作時所需要的能量和作業也就越少，在掃描時也就更難偵查到。這就像是在是在乾草堆中找針，只不過這時的乾草堆是由比較大一點點的針組成，而且全部都混在一起了。

——本文摘自《糗大了！原來是大腦搞的鬼：神經科學家告訴你大腦「真正的秘密」，揭開複雜的運作原理》，2023 年 ４ 月，馬可孛羅出版，未經同意請勿轉載。