在1999年的迪斯尼动画片“泰山”（Tarzan）中，被大猩猩母亲养大的人类小孩“泰山”在水中看到了自己的倒影，第一次注意到自己的形象和“妈妈”截然不同。研究发现，大多数人类儿童在两岁前就能从镜子里认出自己了。除人类之外，黑猩猩、大猩猩、倭黑猩猩等大猿也能从镜子里认出自己来。另外，还有少数几种非灵长类动物（比如大象、海豚、喜鹊和鸽子），也被报导能通过“镜子测试”——不过因为例数太少，没有得到学界的公认。
那么，我们的灵长类近亲猴子呢？过去数十年里，研究者采用了各种各样的方式，但一直没能让猴子认出镜中的自己。但最近有一群研究者发现，恒河猴确实可以在接受一种特殊的训练之后，获得“镜像自我识别”的能力，甚至开始自发地运用镜子“整理仪容”。研究报告[1]近日发表在《当代生物学》（Current Biology）期刊上。果壳网科学人就此特别对论文作者、中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所的龚能博士进行了采访。
年幼的泰山第一次认出水中倒影就是自己，意识到自己并非大猩猩。图片来自：bplusmovieblog.com
为什么要训练猴子照镜子？
在生物医学特别是神经科学研究领域，猴子常被研究者用作动物模型。龚能博士告诉科学人，人类和部分大猿除了拥有“自我”的意识之外，还拥有许多高级的认知功能，比如同情心和团队意识。但是在身为人类近亲的猴子身上，却没有观察到这些功能。可见在从猴到类人猿的数百万年演化历程中，出现过一个认知功能上的飞跃。但这个飞跃究竟是如何产生的？现在科学家还并不清楚。而如果我们可以在猴子身上找到某些高级认知功能存在的线索，或许就有望填补这段演化史上的空白。
另外，刚出生的婴儿也不能从镜中认出自己。他们会认为镜中有另外一个小孩，会跟他/她玩耍打闹。不过大多数人类儿童在两岁前就能从镜子里认出自己了。可见人类的镜像自我识别能力，也有一个随神经发育而逐渐产生的过程。如果我们可以让猴子“从无到有”，产生它原先并不具备的高级认知功能，或许就能找出负责该项功能的大脑区域，对于研究人类的认知和发展，自然拥有十分重要的意义。“猴子与人类的大脑十分相近，只不过少了一些沟回……虽然鸟类也有可能通过镜子测试，但鸟类的大脑与人类相差太远了，对于研究人类的认知功能来说意义不大。” 龚博士解释说。
新的训练方法
在此之前，也有许多研究者试图通过各种各样的方法来训练猴子照镜子，比如延长它们暴露在镜子前面的时间、从幼年时就开始进行训练，甚至改变镜子的大小和形状……但是这些尝试无一成功。而这一次，研究者采取了截然不同的训练方法——他们称之为“视觉-体感偶联训练”（visual-somatosensory association training）。龚博士说，这个训练方法来自于无意中的“灵光一闪”：为何不能结合视觉和体感，用一种能让猴子产生感觉的光来进行训练？？“我们上淘宝一搜，结果竟然真的找到了能让猴子产生皮肤感觉的高功率激光笔。”
恒河猴用手碰触脸上的红色激光标记。该图片由论文作者龚能博士提供。
研究者先后训练了7只年轻公猴，还设置了一个由4只公猴组成的对照组。为了降低猴子在镜子面前的应激反应，所有猴子都需要在镜子前的特制猴椅上进行“习惯化”练习。研究者在实验开始前对两组猴子都进行了标准的“标记测试”，用没有气味的水溶性颜料，在猴子看不到但摸得到的地方——比如面颊或眼皮——做上标记；他们也尝试用低功率的红色激光照射猴子的脸，在任意位置留下一个红色的小光斑。猴子看不到、闻不到也感觉不到这些标记的存在，它们唯一能发现这些标记的方法，就是照镜子。研究者统计了镜子存在和不存在时，猴子用手碰触标记的次数，发现全部11只猴子都没有伸手碰触标记。
在随后的训练阶段，研究者依旧让猴子坐在镜子前的特制猴椅上，用高功率的红色激光照射它们的脸——这会让它们感觉到轻微的灼热感，有点像痒的感觉，从而引导猴子在看镜子的同时去抓挠脸上的光点。如果猴子正确地碰触了光斑，研究者就会给它提供食物奖励。在经过12~38天的训练之后，实验组的全部7只猴子都懂得了镜中图像和自己的联系，都能在3秒内正确碰触到脸上不产生感觉的低功率激光点，正确率达到95%以上。即使把镜子换成镜像视频，再往视频中的猴子脸上添加虚拟的标记，经过训练的猴子也一样能做出反应。
此后，研究者再次对两组猴子进行了标准的“标记测试”。这次他们换回了低功率、没有刺激性的激光，在不提供食物奖励的情况下进行测试。在镜子前，猴子碰触标记的正确率达到了77%；如果把镜子撤去，就没有一只猴子会碰触标记。而且猴子不仅学会了碰触红色的光斑，它们还会碰触其他颜色的光斑，以及没有气味的红色、绿色和黑色颜料标记，触碰频率明显大于没有镜子的情况。不但如此，其中5只猴子还在镜子前做出了自我导向的行为，比如用手去触摸脸上和耳朵上的“污点”，然后嗅探手指上是否有奇怪的味道；又比如自发地利用镜子来查看平时看不到的身体部位。而对照组的4只猴子则没有做出这样的行为。
“硬件”和“软件”
龚博士用计算器打了个比方：猴脑可能已经具备了基本的“硬件”，但是缺乏必要的“软件”；如果给它提供软件，就能调动起它的能力。猴脑就好像一个基本计算器，只能做简单的加减乘除。但我们手头有一个科学计算器，比基本计算器多了很多复杂的函数，比如可以计算x的y次方。基本计算器上没有直接用来计算xy的软件，不过如果采用另一种方法，把y个x一一相乘，也能得到我们想要的结果。尽管这个计算器不够“高级”，但它确实可以实现比较高级的运算。
人和黑猩猩不经训练就能从镜子里认出自己，而猴子需要经过训练才能做到这一点，说明它们很可能拥有不同的认知机制。但至于自我识别能力的起源和神经基础究竟是什么，还需要通过研究训练过程中的大脑回路变化才能了解。研究者接下来打算对猴子进行脑电和核磁共振扫描，看哪些脑区和回路参与了镜像自我识别。他们还计划采用“经颅磁刺激”法，干预猴子不同的脑区，观察其行为是否受到影响，以此来反推该脑区是否参与了相关行为。
另外，很多大脑受损的人——比如智能障碍，自闭症、精神分裂症和阿兹海默氏症患者——都可能无法认出镜子里的自己。虽然其背后的神经机制尚不明朗，但患者大脑中负责相关行为的区域很可能受到了损伤。这项研究也为这些患者提出了一种可能的治疗方法——或许我们也可以通过训练，改变患者的大脑回路，从而修复他们的自我识别能力。不过，这还有待研究者进一步进行探索。（编辑：窗敲雨）
感谢龚能博士为本文作者提供宝贵的修改意见。
参考资料：
- Chang, Liangtang, Qin Fang, Shikun Zhang, Mu-ming Poo, and Neng Gong. "Mirror-Induced Self-Directed Behaviors in Rhesus Monkeys after Visual-Somatosensory Training." Current Biology (2015).