记忆数千把钥匙的位置已经足够困难,但想象一下,如果需要记住数万个藏匿地点,你会如何做到?你会利用地标来标记位置吗?或者在脑海中构建一个位置地图?
新罕布什尔大学的研究人员正在通过研究克拉克乌鸦(Clark's nutcracker)来深入了解记忆及其进化机制。这种鸟类面临一项极具挑战性的任务:在15英里范围内记住其冬季食物储藏的数千个位置。每年秋季,克拉克乌鸦会收集超过30,000颗松子,将其埋藏在多达5,000个地点,然后几乎完全依赖其记忆在冬季找到这些储藏点。
动物行为学家布雷特·吉布森(Brett Gibson)在研究生阶段开始研究克拉克乌鸦,目前作为新罕布什尔大学心理学系助理教授,继续探索记忆与乌鸦行为的关系。
“克拉克乌鸦的生存几乎完全依赖于找到这些储藏点,如果它们忘记了位置,后果将不堪设想,”吉布森说。“冬季积雪覆盖了秋季的许多地标,它们必须依靠空间记忆来定位这些储藏点,通过地标和地形特征来记忆位置。”
记忆研究具有重要意义,它帮助我们理解记忆的发育和进化过程,揭示人类和其他物种如何利用记忆进行导航,并为跨物种的大脑功能和海马体研究提供洞见。海马体是与记忆密切相关的大脑区域,也是阿尔茨海默病患者最早受损的区域之一。
“对于人类来说,记住33,000个物品的位置几乎不可能,但克拉克乌鸦凭借其生存环境,进化出了卓越的空间记忆能力,”吉布森解释道。
克拉克乌鸦分布于北美西部高海拔地区,如科罗拉多落基山脉,属于鸦科,与蓝松鸦和渡鸦同属一科。
吉布森参与的一项初期研究比较了克拉克乌鸦与其他鸦科鸟类的空间记忆能力,发现克拉克乌鸦的空间记忆优于那些冬季不依赖食物储藏的近亲物种。
他最近的研究聚焦于克拉克乌鸦记忆中的空间线索性质,探索它们如何利用这些线索找到储藏点。“它们如何使用地标?记忆了哪些地标信息?是单纯依赖一个地标,还是记忆多个地标及其与目标位置的几何关系?”吉布森提出这些问题。
由于松子和储藏点非常小,克拉克乌鸦必须非常精确地利用地标来记忆位置。它们可能通过构建环境中的地标心理地图,并根据地图规划高效路线来找到储藏点,这与“旅行商问题”类似。
“一些数学家对这个问题很感兴趣。我们通过研究鸽子发现它们解决这个问题的能力很强,接下来我们将把研究重点转向克拉克乌鸦,”吉布森说。“由于克拉克乌鸦需要在环境中移动到多个地点,我们预计它们在路线规划上会更加高效。”
吉布森与其研究生泰勒·威尔克斯(Tyler Wilks)还探索了克拉克乌鸦是否使用另一种导航策略——死reckoning,这是一种基于方向和距离感的内部导航系统,不依赖地标。
“人类高度依赖地标,但当在森林中迷路时,死reckoning系统会启动,帮助我们判断来时方向,”吉布森解释道。
尽管从蚂蚁到灵长类动物都存在死reckoning研究,但对克拉克乌鸦的相关研究仍有限。“鉴于它们对环境位置记忆的高度需求,我们推测死reckoning可能发挥重要作用,”吉布森说。
此外,吉布森还对动物使用工具(如用树枝制作钩子)寻找食物的机制感兴趣。“作为鸦科成员,克拉克乌鸦可能在理解工具使用相关的物理关系方面表现出色,”他表示。
联系人:布雷特·吉布森
新罕布什尔大学