一项发表在《Current Biology》杂志上的新研究首次提供了经验证据，证实无脊椎动物也能利用镜子作为抽象空间工具来理解周围环境。这项由达特茅斯学院主导的研究表明，加州双斑章鱼（Octopus bimaculoides）能够处理镜面反射，从而定位并捕获完全超出其直视范围的猎物。

长期以来，利用镜子解码空间环境的能力一直被认为是某些高度智能脊椎动物（如特定哺乳动物和鸟类）的专属特质。然而，这项研究通过证明与人类在进化上相距甚远的章鱼也能掌握这项视觉任务，有力地提出复杂空间认知可能是趋同进化（convergent evolution）的产物，即不同物种为应对生态挑战而独立演化出相同的神经解决方案。

研究团队在达特茅斯学院的章鱼实验室进行了训练试验。首先，章鱼被适应其栖息地中的镜子。随后，研究人员通过活体食物奖励——螃蟹——来训练它们理解镜子的工作原理。螃蟹被放置在一个玻璃罐中，章鱼可以通过镜子看到它。为了获得螃蟹，章鱼必须绕过一个90度的弯角。资深作者、达特茅斯学院心理与脑科学系的认知神经科学家彼得·策（Peter Tse）教授指出，就像新司机学习使用后视镜追踪其他车辆一样，“章鱼也能学会利用镜子推断物体在世界中的位置。”

由于章鱼拥有先进的化学感受器，可以通过触觉感知气味和味道，为了确保实验动物完全依赖视觉推理而非嗅觉或触觉线索，研究人员采用了虚拟螃蟹刺激协议。章鱼被放置在一个顶部和前方开放的起始箱中，并通过正前方的镜子看到虚拟螃蟹图像。虚拟螃蟹图像实际上是从章鱼身后左右两侧投影出来的。实验结果显示，章鱼并没有攻击镜子中的影像，而是进行了180度转身，或爬过围栏壁，前往实际的投影位置以获得活体螃蟹奖励。在约73%的试验中，章鱼成功地导航到了正确的隐藏位置。

研究团队通过对章鱼外套膜（头部）两眼之间的一个点进行顶部追踪，记录了章鱼的移动路径。尽管章鱼并非总是选择绝对最短的物理路径，但它们在计算和到达隐藏刺激位置的速度上呈现出渐进式加快的趋势，这表明它们在学习过程中不断优化其空间定位策略。

主要作者玛丽·基瑟勒（Mary Kieseler）指出，人类和章鱼在大约3.5亿至5亿年前从一个共同的蠕虫状祖先分化而来。这种独立演化出的空间处理能力表明，复杂的认知解决方案在生命的不同分支中以对称的方式演化。资深作者彼得·策教授进一步推测，章鱼能够从反射中推断出真实世界的坐标，这表明它们可能拥有复杂的内部空间表征和心理领地地图，以便在复杂的珊瑚礁环境中高效捕猎。然而，共同作者也表示，这一假说仍需更多研究来证实。

这项研究不仅为无脊椎动物的认知能力提供了新的见解，也为我们理解生命如何独立演化出解决复杂环境挑战的相似认知策略提供了重要证据。

参考文献: Mary Kieseler, Peter Tse. Octopuses use mirrors to locate and intercept prey. Current Biology, 2024; DOI: 10.1016/j.cub.2024.05.024