没错，我是学动物学的。 动物学不是个热门学科，所以很多同学听到我是学这个的时候心里面可能想的是：“我们学校还有这个专业？” 也有更多的朋友很好奇，学动物的我们平时到底是怎么做实验的 。因为动物不会说话，也比较难以操控，所以经常都得要想出创新的实验方法。我在读这个学科的文章时也常常惊叹：“什么, 还有这种操作！？” 所以今天我来向大家介绍一下动物学的研究到底怎么做。
撰文：唐丰（剑桥大学动物学在读博士生）
经常刷社交软件的时候都会看到一句话：“这是一个看脸的世界”。 这是不是个看脸的世界我不知道， 学动物的我好奇的是在动物的世界里，它们也看脸吗？这个问题其实严格地来说是两个问题，第一个是：动物能分清同种生物的脸吗？ 那第二个问题就是动物能不能识别人脸呢？
△ 如果动物也会自拍的话，那它们的朋友圈可能是这样的。（图片来源：Brent Wilson, Justin Kemp）
为什么要看脸？
我们每天都会看到很多张脸，可是看脸这事真不简单。我们不单可以靠脸来分辨这个人是谁，更在看到脸的那一瞬间下意识就已经收集了很多关于对方的信息，比如说对方在外表上对你的吸引力， 对方的大致情绪，对方对你们之间交流的投入程度，有时候我们还会根据短短的一眼来预判对方会做出什么行为。那么这样看来在群居的社会里面，“看脸”本来就是个挺重要的技能。在动物的世界里也一样， 生物学家们很久之前就已经开始研究动物们看脸的能力，分析它们能在看脸这个行为中能够获得对方的什么信息。今天我们就从看脸最简单的一个层面讨论：动物的脸部特征识别能力（face recognition）。
动物能辨认同种生物的脸已经不是个新发现了，动物学家们已经证实了大脑比较复杂的群居动物，例如猩猩, 羊，和鸟， 都有能分辨同类的脸这种技能[1]。就连大脑比较简单的动物，例如蟹，小龙虾，还有某些鱼也被证明它们能分辨同种生物的脸。最近，生物学家们还开始研究动物能不能分清人脸，发现很多动物（例如羊，牛，马，还有鸽子）都有这种能力。那我们今天来举几个关于在动物届里脸部识别的例子。
问题一：动物能分辨同类的脸吗？
常听到有人形容自己记忆不好就像鱼，只有七秒钟记忆。但这是个迷思，鱼的记忆其实还不错，那么它们能认清其它鱼的脸吗？
在今年年初，日本科学家在北非发现一种身长只有五到七厘米的黑白斑纹小鱼（Tanganyikan cichlid, Julidochromis transcriptus）靠的就是看同类的脸来辨识对方到底是不是朋友[2]。这种会占地盘的领域性小鱼平时生活在长着水草的小石头的狭缝中。通常呢，在领域性动物确定了领域之后，彼此的侵略行为会变少，然后等它们跟邻居混熟了之后，他们就会省下抵抗邻居的精力来干其它的事儿，例如找食物或者找对象。所以能分辨同类，而且能知道它们是敌是友在这种领域性动物里面就很重要了。 之前已经有研究表面这种鱼是可以分清同类的，但是因为水草的关系，它们看到同类的时候每次只能看到一小部分。那么它们到底是看脸，还是看身体的大致花纹呢？
△ 黑白斑纹小鱼，从身体上的花纹还是可以区别的。（图片来源：Jason Selong）
他们这个实验就非常有趣了，研究人员把这种鱼俩俩配对 ，每一对放在一个水族箱里面， 在它们被配对的头一天，不出意外它们都对方表现出了攻击性的行为。在划清领地界限之后，这种行为在这第一天之后就减少了很多。
在让它们熟悉了对方七天之后，研究人员把这对鱼分开，然后给每条鱼放了4个鱼的录像。第一和第二个录像分别是跟它住了七天的“朋友鱼”和它没见过的“陌生鱼”。 第三和第四个录像是PS出来的两条鱼，分别是：朋友鱼脸＋陌生鱼身子和陌生的鱼的脸＋朋友的身子。
△ 根据文献[2]的实验重新画的图。
当这条鱼看不同的录像的时候，如果它能认出录像里面的这条鱼是它的朋友的时候，它对这条鱼的关注度就会比较低。但是如果录像里的鱼对它来说是陌生的（有可能是敌人的鱼）的时候，它就会更加地谨慎，更加关注录像里的鱼的一举一动。
研究人员发现鱼在看到陌生的鱼的脸（不管身子什么样）的时候表现出了更多的防御行为。并且花更多时间尾随那条鱼，可能在想：“看你到底想干啥”。这种行为就表现了这种鱼在分辨同类的时候只看脸，身子什么样并不重要。
鱼到底是怎么分清同伴脸上的花纹不一样这个还暂时不清楚，但是另一组研究人员发现一种黄色的小鲷鱼 （Pomacentrus amboinensis）也可以认脸，而且靠的是同伴脸上的紫外线光（ ultraviolet coloration）来分辨个体的。
△ 靠脸上的紫外线光来认脸的小鲷鱼 Pomacentrus amboinensis （图片来源：Sally Polack / FishWise Professional）
那么大脑再简单一点的动物呢？ 比如无脊椎动物？ 最近美国的一个研究就表明了黄蜂也能分辨脸，而且还可能跟它们的社会结构复杂程度有关[3]。研究人员选了两种黄蜂 （Polistes fuscatus 和 P. metricus）， 我们就暂且叫它们黄蜂F和黄蜂M吧。 F和M都是群居的黄蜂， F的社会结构要比M复杂：通常在一个黄蜂F的蜂巢里面同时有很多只蜂王，在这个蜂巢里面的社会等级关系就会比较复杂，每个蜂王的社会等级不一样，越高的就越优先得到交配权。这个时候每个个体就得要学会认亲同类的脸来分辨到底跟谁打过架，谁有更高的社会等级 。 但是黄蜂M的蜂巢里面只有一只蜂王，所以社会关系比较简单，她拥有这个蜂群里面的唯一交配权。
△ 左：黄蜂 F；右：黄蜂 M。（图片来源： Pf：Vespidae/Wikimedia commons user ；Pm：http://normanlavers.blogspot.co.uk/）
怎么测试它们到底会不会用脸来分辨同伴呢？ 研究人员把蜜蜂放进一个有电场的T型“迷宫”里面，在这个迷宫里有大概4伏的微弱电场。黄蜂在这个迷宫里面飞行会受到微弱的“电击”，这个电击是可以被感受到的，但不会影响飞行，就像我们冬天被静电电到一样。迷宫的左右末端两边分别显示了两张黄蜂要选的照片，有一张是“正确”的选择，整个迷宫里面只有这里是没有电的。
每只黄蜂都会有40次在重复的两张照片之间选择的机会，每一次这两张照片中都是同一张位于没有电击的“安全区”。如果黄蜂有辨别而且学习这两张照片的能力，它们选择“正确”一边的次数就会越来越高，因为它们会学马上飞去那张“安全区”的照片。
研究人员发现当给黄蜂 F 两张同伴的脸的照片进行选择的时候，随着实验的进程，它们在T型迷宫里飞向与“安全区”联系在一起的脸的比率越来越高。而照片并没有影响黄蜂M决定去T型迷宫的哪边。研究人员还发现当把脸换成简单图形（例如三角形或者圆形）给它们选的时候，它们学习这两张照片的速度比分辨同伴的脸的速度还慢！这个实验证明了黄蜂F有着分辨、学习同伴脸的能力，可是社会组成比较简单的黄蜂M就没有这样的能力。
问题二：动物能分辨人类的脸吗？
动物能分辨同伴的脸，那动物到底能不能分辨人脸呢？有两个特别有趣的实验是关于动物对人脸的识别的。第一个是乌鸦。华盛顿大学的一个研究了乌鸦二十多年的生物学家 Dr. Marzluff 发现之前被抓过的乌鸦好像会特别小心某几个研究员，而且它们会变得比较难抓。那他就开始怀疑了，乌鸦是不是能认得人脸啊？
△ Dr.Marzluff 和他的三个面具，最右边的是野人面具。（图片来源：https://www.hbmpodcast.com/podcast/hbm038-do-crows-mourn-their-dead)
他们找来了两个面具，一个是正常人的脸，一个是野人的脸 。他们在西雅图校园研究乌鸦（通常都要捕捉乌鸦然后给每只做标记）的时候，特意带着野人的面具。在之后的一年里，研究人员们带着这两个不同的面具在学校里面走，他们发现带野人面具的人被乌鸦警告（scolding, 有目标地对着同意对象重复得发出刺耳叫声以及快速舞动翅膀和尾巴）的次数比带正常面具和不带面具的人多很多，而且就连他们给野人面具带上帽子也还是会被乌鸦警告[4]。
△ 不是乌鸦，这是牙买加黑鹂（Jamaican blackbird）， 我觉得它看起来跟乌鸦一样凶所以就放这里了。（图片来源：Brent Wilson）
我们把这个故事的角色换一下就发现这个结果厉害的地方了。比如有个人被一只黄色的中华田园犬咬了，所谓一朝被蛇咬十年怕草绳，可是他不怕所有的狗甚至所有的大黄狗，他只怕那只特定的咬了他的大黄狗因为他认得那只狗的脸。 现在发现乌鸦厉害了吧！
两年后，Dr. Marzluff又带着野人面具在校园里走了一圈，在他见到的53只乌鸦里面，有47只对他发出了警告。 所以证明了乌鸦不单只能认得人脸而且还记仇！所以下次如果有乌鸦来偷吃你的盘子里的食物时，还是别跟它们硬钢了。
△ 牙买加黑鹂在吃盘子里的剩的食物。如果是乌鸦的话记得别硬钢。（图片来源：Brent Wilson）
当你去水族馆的时候有没有想过你所看到的鱼其实也能够认得你的脸？这是我要讲的第二个有趣的例子。最近一个英国和澳大利亚的研究发现了射水鱼也能够学习和分辨人脸。 射水鱼是一种热带的淡水鱼，它们的名字来源于它们的一种特殊的技能：它们可以从口腔喷出水柱以捕食在水面上的停驻在植物上的昆虫。
△ 射水鱼。（图片来源：Kim Taylor）
这个今年发表的研究就是利用了射水鱼的这种技能，让它们选择对水面上的LED 屏幕显示的两张脸的某一张喷水[5]。研究人员们先是训练每只射水鱼，让它们能在“能得到零食脸”和“不能得到零食脸”选择向“能得到零食脸”吐水，当它们选对了的时候就能得到零食。然后再给它们已经记住的“能得到零食脸”和其它新的人脸来给它选。这些射水鱼的命中率非常高，在44张脸种选出那张“能得到零食脸”的机率高达80%以上。这就证明了射水鱼就算没有灵长类和鸟类的复杂大脑，学习和分辨人脸的能力也非常惊人。
那么现在大家最关心的问题来了， 宠物能认得出我们的脸吗？最近美国的研究人员发现狗可以认得人脸，它们更喜欢熟悉的人的脸[6]，而且它们的大脑有个部分在看到人脸的时候就会活动[7]。 那么猫呢？（据我所知）现时还没有看猫能不能认清人脸的研究。日本东京大学的研究表明猫能分清到底是主人还是陌生人在叫它的名字[8]。但是，就算它们知道是主人在叫它们，它们还是会置之不理[8] ，也是蛮有性格的。
为什么动物会看脸？
动物会不会分辨同类的脸其实是跟它们的生存需求有关。在群体生活中，快速以及准确的辨别个体其实是很多动物行为的基础。社会程度相对比较复杂（例如上文提到的黄蜂F）或者有领域行为的动物（例如上文提到的黑白小鱼和小黄鲷鱼）非常需要有辨别个体的能力，所以有可能这种能力是在动物的发展里世世代代地演化而来的。比较不需要辨别个体的动物，例如上文提到的黄蜂M（虽然和黄蜂F的大脑复杂程度相对来说比较相似，但是社会结构较为简单）就没有这么高度发达的同类脸部识别技能。
那么动物学家为什么会研究动物会不会认人脸呢？其实人脸识别能力反映的是动物的认知能力。 人脸对于动物来说，特别是跟人类没有太多接触的动物来说，可能跟其它的物件（比如说复杂的图形）是一样的，那么能分清对它们而言看起来差不多的人脸证明了这种动物拥有高度发达的视觉系统。这种能力对于动物的日常生活（例如选择伴侣，和寻找食物），甚至于生存（侦查天敌）都有着非常大的影响。
在没选这个学科之前，我以为学动物学的人都是在烈日下带着望远镜在非洲的大平原里观察动物的。学了这个之后发现原来实验设计也可以这么创新有趣，就如我在文章的开头说的：“什么, 还有这种操作！？” 。 希望您也觉得有趣。
参考文献：
[1] Leopold, D. a & Rhodes, G. A comparative view of face perception. J. Comp. Psychol. 124, 233–251 (2010).
[2] Hotta, T., Satoh, S., Kosaka, N. & Kohda, M. Face recognition in the Tanganyikan cichlid Julidochromis transcriptus. Anim. Behav. 127, 1–5 (2017).
[3] Sheehan, M. J. & Tibbetts, E. a. Specialized Face Learning Is Associated with Individual Recognition in Paper Wasps. Science (80-. ). 334, 1272–1275 (2011).
[4] Marzluff, J. M., Walls, J., Cornell, H. N., Withey, J. C. & Craig, D. P. Lasting recognition of threatening people by wild American crows. Anim. Behav. 79, 699–707 (2010).
[5] Newport, C., Wallis, G., Reshitnyk, Y. & Siebeck, U. E. Discrimination of human faces by archerfish (Toxotes chatareus). Sci. Rep. 6, 1–7 (2016).
[6] Somppi, S., Tornqvist, H., Hanninen, L., Krause, C. M. & Vainio, O. How dogs scan familiar and inverted faces: an eye movement study. Anim. Cogn. 1–11 (2013). doi:10.1007/s10071-013-0713-0
[7] Dilks, D. D. et al. Awake fMRI reveals a specialized region in dog temporal cortex for face processing. PeerJ 3, e1115 (2015).
[8] Saito, A. & Shinozuka, K. Vocal recognition of owners by domestic cats (Felis catus). Anim. Cogn. 16, 685–690 (2013).
联系客服
