无脊椎动物有痛觉吗？无脊椎动物有思想意识吗？

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——《自然阅览室》——

昆虫、蜘蛛等无脊椎动物有思想意识吗？这是一个很难回答的问题，但科学家们正试图找出答案。

对寄居蟹和其他无脊椎动物的实验使一些科学家相信这些动物有表现出意识的证据

对于动物界，我们也许只注意到了像狗、猫和马这样的和人类有情感交流的动物，它们一般是哺乳动物。但是，您是否会注意到甲虫喜欢背上有温暖的阳光的感觉吗？蚂蚁会害怕被踩到吗？蜘蛛在网中捕捉猎物时会兴奋吗？这样的一些看似奇怪的问题是不是很有趣呢？

甲虫、蚂蚁、蜘蛛和其他没有脊椎的动物被称为无脊椎动物，动物界绝大多数是无脊椎动物，其比例高达97%。平常我们所见的昆虫、蝎子、蠕虫、龙虾、螃蟹、虾、鱿鱼和章鱼就是无脊椎动物。无脊椎动物在许多方面与人类有很大不同，这是毋容置疑的。但是，您有没有想过它们会和脊椎动物的哺乳动物一样具有意识吗？

“我想进入这些动物的思想，我想知道那是什么感觉。”拉法·罗德里格斯说，他是威斯康星大学密尔沃基分校的生物学家。

对于无脊椎动物是否具有意识的研究，首先是如何定义这种意识。有些人使用“感知”这个词——能够感觉到事物；有些人则使用“自我意识”。以上其实都归结为一点，即两者都描述了拥有经验的能力，并知道本身自己（无脊椎动物）正在拥有这些经验。

昆虫、蛛形纲动物和其他节肢动物

尽管使用不同的定义，但科学家们在研究无脊椎动物是否有意识方面取得了进展。

实验表明，昆虫、甲壳类动物和其他小动物可以感觉到疼痛和恐惧等；蜘蛛表现出出色的记忆力和计划能力。而这些都是人类意识的特征。

但这些发现提出了一个更深层次的问题：我们能否利用人类的经验来判断与我们如此不同的小动物的意识是什么样子吗？    

鱿鱼、甲壳虫、龙虾

对疼痛做出权衡——寄居蟹

科学家经常用疼痛作为意识的标准。如果动物能感觉到疼痛，那么可以肯定地说它是有意识的，Heather Browning解释说，她是英国南安普顿大学的哲学家，她在那里研究动物意识。

但是你怎么知道动物是否感到疼痛呢？当它为了避免可能伤害它的东西而离开时，这可能只是一种条件反射。这是身体在没有意识地思考刺激的情况下做出的反应。当有意识地经历痛苦时，其行为会以特别的方式改变。

例如，如果你在热炉子上烫伤了你的手，你可能会反射性地把手拿开。因为你经历过这种痛苦，你可能会将手放在冷水中、或者不再碰热炉子。

巴里·马吉（Barry Magee）和罗伯特·埃尔伍德（Robert Elwood）在北爱尔兰贝尔法斯特女王大学（Queen's University Belfast）工作。在研究寄居蟹时，这些生物学家发现了它以一种聪明的方法来区分对疼痛的反射性和有意识的反应。    

寄居蟹似乎有意识地决定何时放弃贝壳以寻找更好的贝壳

大家知道，寄居蟹不会自己长壳，他们从其他小动物脱落的贝壳中挑选贝壳。当他们找到一个好的外壳时，他们会住进去。当 Magee 和 Elwood 给寄居蟹小电击时，它离开了它的原来的壳。但是，如果它所寻找到的壳非常坚硬的话，就需要更多的电击才能让它离开。

当研究人员将捕食者的气味放在寄居蟹附近的水中时，它们需要更多的电击才能放弃壳，寻找没有电击的庇护所。这是因为有捕食者的存在，离开壳即意味着不安全。Magee 和 Elwood 早在 2016 年就在 Behavioural Processes 中分享了这项研究。    

研究人员现在认为，这些数据表明，寄居蟹不会仅仅通过反射来对疼痛做出反应。相反，每只寄居蟹都在权衡取舍。它正在决定它是否应该冒着遇到捕食者的风险，或者还是留在壳里，并可能再次受到冲击。

“关于知觉进化的原因，最好的理论之一，”布朗宁说，“是为了让动物能够做出这种权衡。她说，一个没有意识的大脑——没有知觉——将无法做出这些决定。它只会反射性地做出反应。寄居蟹总是会在受到冲击后离开壳，即使这对它的生存来说不是最好的。

恐惧反应——果蝇

当受到威胁时，果蝇会跳跃，有时会在看起来像恐惧的情况下冻结

无脊椎动物可能不仅能感受到疼痛，还能感受到情绪——比如恐惧。2015年发表在《当代生物学》（Current Biology）上的一项研究着眼于果蝇对头顶上飞过的阴影的反应，结果果蝇跳跃，有时冻僵。研究人员说，这些反应表明，苍蝇正在经历类似于人类所说的恐惧。

压力反应——蜜蜂

2011年的一项研究表明，蜜蜂可能是悲观的。悲观主义是期望坏事会发生的倾向。

蜜蜂喜欢含糖的东西。研究人员训练蜜蜂将一种气味与含糖食物联系起来。他们被教导将另一种气味与恶臭、苦涩的味道联系起来。当蜜蜂闻到一种味道时，它们会伸出“舌头”觅食。当他们闻到与难闻的味道有关的气味时，他们吐舌头。

然后，研究人员将一半的蜜蜂放入一台摇晃它们的机器中。

实验表明，在经历了压力之后，蜜蜂会变得悲观，就像人类有时所做的那样

蜜蜂还没有学会将这些新的气味与任何东西联系起来。但是，被摇晃的蜜蜂比未摇晃的蜜蜂更有可能通过拉扯舌头来对新的气味做出反应。他们似乎认为食物是令人讨厌的，即使他们没有接受过训练。

这暗示着刚刚经历了震动的蜜蜂更有可能预期会有更多坏事发生。也就是说，摇晃的蜜蜂表现出悲观情绪。摇晃的蜜蜂的多巴胺和血清素水平也较低。在人类中，这些大脑化学物质有助于调节情绪。在人中，这些水平低会导致某人感到沮丧或不快乐。研究人员在《当代生物学》上分享了他们的发现。    

斯蒂芬·布赫曼（Stephen Buchmann）是图森亚利桑那大学的授粉生态学家。他研究蜜蜂并写了一本书，《蜜蜂知道什么：探索蜜蜂的思想、记忆和个性》。布赫曼还没准备好说蜜蜂有像我们一样的情感。但他确实认为他们会变得焦虑。

他的观点在一定程度上是基于对机器蜘蛛的实验。英国的研究人员将这些机械小动物放置在大黄蜂觅食的区域。有时，一只假蜘蛛会抓住一只蜜蜂。蜘蛛会抱着蜜蜂几秒钟，然后释放它。

这种濒死体验对蜜蜂产生了很大的影响。那些被蜘蛛抓过的人后来更加小心翼翼地接近花朵。他们很慌张，跳跃。他们甚至避开了没有蜘蛛的花朵。

大黄蜂与蜘蛛遭遇后变得胆小和跳跃，甚至可能焦虑

记住过去计划未来——蜘蛛

研究意识的另一种方法是看动物是否能记住过去并为未来做计划。记忆和计划被认为是意识的重要标志。

例如，蜘蛛的记忆力非常好。在一项实验中，罗德里格斯用没有食物的蜘蛛网代替了有食物的蜘蛛网。蜘蛛们寻找食物在旧网中的位置。他们一直在寻找，即使罗德里格斯在网上放了新食物。蜘蛛在食物最好的地方看得最久。

这意味着蜘蛛会注意到它们的环境与它们对环境的记忆不符。罗德里格斯认为这是更高智力的标志。早在2013年，他的团队就在《行为》杂志上分享了这些结果。罗德里格斯说，仅凭这一点并不能证明蜘蛛是有意识的。但这就是他所说的这些证据的“基石”。

蜘蛛有很好的记忆力——这表明它们可能有意识    

研究表明，蜘蛛可以提前计划。

在一项实验中，研究人员将跳蜘蛛放在一个被水包围的塔上。这些蜘蛛的视力非常好。从塔上，蜘蛛可以看到两个盒子。其中一个装有干叶。另一个人拿着他们最喜欢的食物。为了在不弄湿食物的情况下获得食物，蜘蛛必须爬下塔，然后选择一条通往食物的路径。

大多数蜘蛛选择了通往食物的道路——即使它们必须首先离开食物并绕过另一条路径。他们只能通过从塔上看来获得他们需要的信息。这表明蜘蛛提前计划了它们的路线。研究人员于2016年将这些发现发表在《行为实验分析杂志》（Journal of the Experimental Analysis of Behavior）上。

一项关于跳蛛的巧妙研究发现，它们可以提前计划

对于蜘蛛来说，结网等行为是本能的。这意味着这种行为是内置于他们的大脑中。他们不必学习它，也不必当场弄清楚。

但是，当出现直觉无法解决的问题时，蜘蛛可能能够“打破编程”，找到新的创造性解决方案，罗德里格斯说。能够做出这种有目的的决定——而不仅仅是凭直觉行事——被认为是意识的标志。

罗德里格斯设计了一个实验来找出蜘蛛是否具有这种能力。

他同时把一堆蚊子放进了蜘蛛网里，这几乎不会自然发生，他想看看蜘蛛会如何反应。他们会四处奔波，试图将所有蚊子都固定在他们的网中吗？他们会放弃一些昆虫而专注于其他昆虫吗？

罗德里格斯仍在分析这个实验的数据。如果蜘蛛只是通过条件反射或本能做出反应，那么所有的蜘蛛都应该以相同的方式处理问题——或者至少是类似的方式。但是，如果不同的蜘蛛以不同的方式处理这个问题，那就暗示它们正在弄清楚这个问题。

这将是蜘蛛可以做出有意识决定的重要线索。

意识从何而来

动物的行为方式可以告诉我们很多关于它们的意识的信息。但为了确定无脊椎动物是否有意识，专家们还会观察动物的大脑。无脊椎动物的大脑与我们的大脑和其他哺乳动物的大脑有很大不同。但一些研究人员认为，无脊椎动物很可能拥有意识的脑力。    

科学家们一直认为意识起源于大脑皮层的一部分。这个领域在更高层次的思维中起着作用。它负责记忆、决策、推理和语言等事情。

但比约恩·默克（Björn Merker）认为，意识并非起源于大脑皮层。这位瑞典神经科学家和其他人的研究发现，出生时没有皮层的孩子仍然有意识。

一项研究表明，这些孩子可以认出熟悉的人并与家人互动。当她的保姆哭泣时，一个孩子开始哭泣。当她正在看的物体在她身后移动时，她转过身来。这使得意识似乎不需要大脑皮层。相反，默克认为意识可能始于大脑中一个更古老的部分：中脑。

2016年，安德鲁·巴伦（Andrew Barron）和科林·克莱因（Colin Klein）指出，如果默克是对的，那么昆虫的大脑可能具有自我意识。巴伦在澳大利亚悉尼的麦考瑞大学研究蜜蜂大脑。克莱因是堪培拉澳大利亚国立大学的意识哲学家。这对夫妇在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上提出了昆虫自我意识的理由。

昆虫的大脑缺乏皮层。然而，它们确实具有类似于我们的中脑的结构。这些结构具有很强的处理能力，Barron说。至少足以让昆虫对自己的身体以及它的身体如何在环境中移动有一种感觉。

巴伦和克莱因认为，人类的意识可能是从这些相同的大脑结构进化而来的。但意识不必只进化一次或以一种方式进化。有时，相同的特征在多种生物体中分别进化。这称为收敛进化。    

飞行就是一个很好的例子，Marlene Zuk说。她是明尼苏达大学圣保罗分校的进化生物学家。鸟类和蝙蝠都发展了飞行能力。但他们是分开做的。“类似的进化压力可以产生类似的解决方案，”Zuk说。“我不明白为什么意识不能做同样的事情。

一些神经科学家说，如果意识真的起源于中脑，那么像这种蟋蟀这样的昆虫可能具有简单的意识形式

很难确定无脊椎动物是否有意识的一个原因是因为它们与我们有很大的不同。我们倾向于将其他动物与我们自己进行比较。如果他们像我们一样，我们认为他们很聪明。我们决定他们是否以同样的方式有意识——测试他们是否像人们一样体验感受或自我意识。    

这是一个错误，Zuk说。她与许多昆虫一起工作，尤其是蟋蟀。“昆虫不仅仅是小人，”她说。他们以非常不同的方式体验世界，因为他们是不同的。

例如，人类主要依靠视觉来感知我们的环境。大多数昆虫更依赖声音或气味。与我们对世界的体验截然不同的动物，对意识的体验也可能不同。

罗德里格斯说，如果我们想知道无脊椎动物是否有意识，科学家必须为他们正在研究的物种设计量身定制的实验。想想他的记忆力测试如何使用蜘蛛喜欢吃的食物。或者他的计划实验是如何基于跳蛛的良好视力的。对更多的无脊椎动物进行这项工作将需要详细了解这些动物如何感知他们的世界，他们生活在哪里，他们吃什么以及他们生活的其他方面。

最后，我们可能永远无法确定无脊椎动物是否有意识，Zuk说。这并不意味着我们不应该尝试。