新的教学大纲 科学家们教蜜蜂理解数字

大多数孩子都知道书面数字代表学前或初中的数量。现在，我们的新研究表明，蜜蜂也可以学习如何匹配符号和数字，就像我们人类用阿拉伯语和罗马数字一样。语言是学习和使用符号表示系统进行交流的能力。这包括将符号与抽象信息联系起来的能力。例如，组合在一起的字母组成了一个我们可以阅读的单词，并且以正确顺序放在一起的发声单词允许我们进行对话。人类语言可以包含口语，书面，视觉签名或触觉形式，如braile。在世界各地，人类已经开发出许多不同的语言和书面语言。然而，数学尤其通常被视为“通用语言”，因为描述价值观和方程式的数学概念不依赖于文化或其他框架。我们对数字符号是否真正具有普遍性的问题感兴趣 - 也就是说，它们是否也适用于非人类的物种。

的蜜蜂是用于比较的信息处理的在脑研究的超个体。1973年，Karl von Frisch因其示范表明蜜蜂可以通过象征性的舞蹈语言与蜂巢队友交流而获得诺贝尔生理学和医学奖。von Frisch表示，寻找有益花朵的觅食蜜蜂可以飞回蜂巢，并通过“摆动舞蹈”向营养花朵的方向和距离发出信号。其他蜜蜂可以解释舞蹈语言，知道飞往哪里采集花蜜。我们想知道这种令人印象深刻的通信系统是否意味着蜜蜂可以学习另一种符号语言，一种基本的符号数字系统。有趣的是，黑猩猩，恒河猴，鸽子和一只名叫亚历克斯的非洲灰鹦鹉已经证明了学习阿拉伯数字或数字英文名字的技巧。这告诉我们，虽然没有非人类物种似乎已经形成了数字的象征性表示，但并不是因为它们缺乏理解这种表征的大脑能力。

我们的工作已经表明，蜜蜂可以学习和应用具有挑战性的数字概念，如更大与较小的项目，“零”的定量评估，以及简单的算术。我们将这些知识与我们的最新研究相结合。为了训练蜜蜂匹配符号(称为“符号”)和数量(称为“数量”)，我们使用了先前用于训练鸽子的符号子集来完成类似的任务。研究中使用的标志和数字。斯嘉丽霍华德，作者提供蜜蜂接受了训练，可以飞入Y形迷宫。在迷宫内，蜜蜂会看到刺激。如果蜜蜂会看到两个选项，一个是正确的，另个是不正确的，它会飞进决策室。一组蜜蜂接受了训练以使标志与数字相匹配，而第二组则训练以使数字与标志相匹配。

如果蜜蜂正在学习将符号与数字相匹配，他们会先看到符号然后选择两个或三个形状。如果蜜蜂学会将数字与符号相匹配，他们会首先看到许多项目，例如三个方格，然后可以选择两个符号。例如，如果蜜蜂看到一个N形标志，她将需要选择一个展示两个项目的展示。无论所呈现物品的形状，图案或颜色如何，她都需要能够做到这一点。如果蜜蜂选择正确，她将获得糖溶液，但如果她选择不正确，她会尝到苦味奎宁(这不会伤害蜜蜂，但对她来说并不愉快)。重要的是，蜜蜂不能闻到奎宁和糖的味道，因此决策的唯一线索就是视觉上的提示。

蜜蜂接受了50次试验的训练，以匹配数字为“2”的N形符号和数字为“3”的倒T形符号，并达到约75%的准确度。这是第一次在无脊椎动物中显示与数字匹配的符号。Y迷宫装置和使用的刺激的例子。蜜蜂接受过训练，要么选择带有数字的标志，要么带有符号的数字。斯嘉丽霍华德，作者提供在完成训练之后，在几种条件下对蜜蜂进行了测试，这些条件具有完全新颖的图案，颜色和形状，并且继续倾向于使标志与数字相匹配，或者与标志的数字相匹配。然而，有趣的是，我们发现蜜蜂无法扭转他们学到的任务。如果蜜蜂学会了将符号与数字相匹配，那么她就无法将字与符号相匹配，反之亦然。似乎数字和符号表示之间的联系只是在一个方向上学习而且无法逆转。有趣的是，这些学习成果 - 被称为“操作模式” - 有时也适用于人类的学习方式。

虽然除了人类之外没有其他物种自发地开发出数字语言，但我们的研究表明，昆虫可以通过符号理解和学习数字的基本表示。我们教给蜜蜂的系统在几个方面受到限制。例如，我们训练蜜蜂只链接两个数量和两个符号。我们还不知道蜜蜂是否给符号定量了价值;我们只知道他们可以将符号和数量联系在一起。然而，非凡的蜜蜂展示了通过符号理解数字的能力。我们想知道我们作为人类是否如此特别 - 也许学习数学的能力可能是普遍的。尽管目前的研究在局限性，但我们已经在很小程度上证明了与昆虫物种的象征性交流，我们已经与6亿多年的进化分离。我们的研究为开发具有非常不同的动物物种的通信系统奠定了基础，并且表明人类和非人类动物之间的差异在某些方面并不像我们以前所认为的那么大。