黑寡妇蜘蛛比我们想得更聪明
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撰文 | Max G. Levy
翻译 | 杨蕊
审校 | clefable
黑寡妇一定会鄙视克林特·塞尔吉（Clint Sergi），当他在美国威斯康星大学密尔沃基分校攻读生物学博士学位期间，曾花时间设计了一些针对蜘蛛的小挑战——通常是奖励它们美味的死蟋蟀，或者通过再次偷走这些蟋蟀来迷惑它们。他说：“这项工作想要解决的最大问题是知道动物是如何思考的“。
现今，生物学家已经了解到蜘蛛的大脑和人脑并不相同。蜘蛛的感官能力是为蜘蛛网和昏暗角落中的生活而生的。“人类是非常视觉化的动物，”塞尔吉说，“但这些结网的蜘蛛几乎丧失了视觉。它们有眼睛，但主要用于感知光线和物体运动。” 此外他还说，一个黑寡妇蜘蛛的感知主要来源于感知振动，有点儿类似于听觉，“ 它们的蜘蛛腿有点像是耳朵，能够接收穿过蜘蛛网的振动。”
生物学家也知道，这些蜘蛛也有认知，它们拥有捕获猎物时的记忆。塞尔吉等很多科学家认为，蜘蛛能够对自己所在的蜘蛛网进行心理表征（mental representations，在心理活动中，利用内在认知符号表示外在现实）。然而，目前他们并不明确蜘蛛的记忆有多详细，或是说过去发生的事件是否会如何影响它们未来的决定。因此，塞尔吉和他的导师、蜘蛛认知学专家Rafa Rodríguez决定通过测试确定黑寡妇蜘蛛的记忆能力。正如上文提到的，塞尔吉会给蜘蛛死蟋蟀后再偷走，以此来进行测试。
他们的测试结果发表于《动物行为学》（Ethology），表明黑寡妇蜘蛛拥有比先前认为的、更强的记忆能力。在实验过程中，当它们的猎物被偷走，黑寡妇会在猎物被偷走的地方反复搜寻。在某些情况下，它们似乎还能回想起猎物的大小——在最大猎物被偷走的地方搜寻的次数会更多。塞尔吉说：“这说明它们不仅仅会采取一种固定的行为模式来应对特定刺激，并且还有能力做出决断。”
这项研究也再次证实，复杂的认知计算能力在动物世界中广泛存在。无论是大型的，还是特别小的动物都有内在导航系统，其中也包括那些拥有大量不同感官信息输入的动物。“这就说明节肢动物和脊椎动物一样，具有能够编码复杂记忆的能力。” 美国约翰·霍普金斯大学的行为神经科学家安德鲁·戈德斯（Andrew Gordus）说：“无脊椎动物比我们认为的要复杂得多。”他并未参与这项研究。
塞尔吉的研究也提供了更多的证据，证实昆虫和蜘蛛能形成并处理更精细的记忆。它们和人类处理信息的方式有点类似，但其脑部的结构却和人类非常不同。我们主要依靠海马体内的“位置细胞”来导向，而节肢动物没有这种细胞。戈德斯说：“不过它们也演化出了一些脑区，来实现相同的功能。”
人的中枢神经系统主要包括脊髓和约1.36千克重的大脑；而蜘蛛有两个神经节（神经元簇），一个在食管上方，一个在食管下方。蜘蛛大脑中关键的信息输入来自于其外骨骼上存在的数千个传感器，也称为缝隙感受器（slit sensilla）。每一个感受器看起来都很像一个狭小的裂缝，当振动传过蜘蛛身体时，它门便会发生变形。（一些证据表明，黑寡妇蜘蛛能够通过调整姿势来接收不同频率的振动信息。） 蜘蛛感知振动的能力如此之强，以至于人们在“蜘蛛网是不是其大脑的一部分”这一话题也存在争议。
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与人脑中巨大的灰质块相比，蜘蛛拥有的、似乎是一台截然不同的、用来处理记忆的计算机器。但对于塞尔吉来说，相比于动物所产生的行为，它们大脑的形态可能没有那么重要。例如，鸟类的大脑结构基本相似。但相比之下，某些鸟类会更擅长认知任务，例如乌鸦可以计数和使用零。凤头鹦鹉可以解逻辑谜题。蓝松鸦会在夏天、秋天藏匿食物并记住位置，这样在冬天也能找到它们。即便在哺乳动物都具有相似的大脑结构中，但一些动物如松鼠，也比其他哺乳动物更擅长定位藏匿的食物。塞尔吉说，“这些动物都有一个标准的哺乳动物大脑，但它们甚至比人类更能记住藏匿东西的位置。然而，进行脑部解剖对比或者查看实时核磁共振成像（MRI）不一定能获得这个结论。”
一些蜘蛛专家认为，由于科学家偏向于研究具有较大大脑的动物，因此对节肢动物大脑的研究一直以来就被严重忽视了。新西兰坎特伯雷大学的蜘蛛认知学专家菲奥娜·克罗斯 (Fiona Cross）说（她没有参与这项研究），“最初由于研究背景和心理学知识，我会认为只有具有较大大脑的动物，才能做任何有趣的事情。很长一段时间以来，人们会蜘蛛有认知能力这个想法，只是一个笑话。”
然而去年，塞尔吉发表的证据显示黑寡妇蜘蛛能够整合路径，也就是说，一个在蛛网上随意游走的蜘蛛，可以记住它所在的位置距离其“窝点”——日常休息和进食地方的距离和方向。他发现蜘蛛会在蛛网上自如地走动，不会追溯走过的步伐，有时候也会走捷径。这一次，基于Rodríguez之前对香蕉蜘蛛（也称为巴西漫游蜘蛛，Phoneutria nigriventer）的研究，塞尔吉想要知道他养的黑寡妇蜘蛛是否能在蛛网上搜索被盗的猎物——这一迹象表明蜘蛛可以依靠记忆来改变自身行为，而不仅仅是迅速对事件作出直接反应。
塞尔吉团队的实验开始于一些空的塑料盒子，每个盒子的宽和长度均为大约2.54厘米，10.16厘米高。塞尔吉先让黑寡妇蜘蛛在盒子里织网一星期——“这一举动可能有点过分，但这也确保它们足够的饥饿并且倾向于主动猎捕蟋蟀。” 用蛛形学术语来说，每个蜘蛛网有两个主要组成部分，一个上层网状面，看起来像浓密的丝网；以及一缕连接网状面到基底上的“胶足线”，就像是窗台或者树枝一样的结构。“胶足线”可以捕捉像甲虫或毛毛虫等爬行动物，网状面则可以捕捉飞行的生物。
一旦蜘蛛网建好，塞尔吉就会把一个死蟋蟀放在网状面或者“胶足线”上。黑寡妇蜘蛛会根据丝网上的运动和张力来感知猎物。它们接近并触摸猎物，然后迅速吐出粘丝，并开始包裹猎物，使其无法动弹。在正常情况下，蜘蛛会用丝线拖拽猎物回到它可以安全的进食地方上。随后，黑寡妇蜘蛛会开始进食，“它们会从猎物的外骨骼中吸食汁液，吸食完就会将外骨骼丢弃。”
但这一次，塞尔吉会在蜘蛛靠近猎物前就偷走了猎物。他用剪刀剪断丝线，用镊子将蟋蟀取回。当黑寡妇蜘蛛去搜寻它们被偷走的猎物时，塞尔吉的团队会计算每只蜘蛛进行了多少次搜索。他说：“每一轮新的搜索都是因为蜘蛛做出了继续搜寻的决定。”
基于这些观察，该团队得出了两个结论：蜘蛛会搜寻蟋蟀所在的蛛网部分——网状面或者丝线——这表明了蜘蛛能记住猎物所在的位置。当塞尔吉多次从“胶足线”上偷走猎物时，蜘蛛会更多地搜寻那些对于它们来说更大的被偷走的猎物。在塞尔吉看来，蜘蛛对陆栖猎物的反应会更强，因为这种猎物往往是更可靠的食物来源。
戈德斯说，有清楚的证据表明，黑寡妇蜘蛛是在进行有目的的搜寻。“通常，人们认为无脊椎动物是一些非常反射性的动物（reflexive organisms），也就是说输入的信息会决定它们反应和表现的行为，而我们有更复杂的记忆”。但他继续说，“事实证明，节肢动物也能进行相当复杂的认知计算。如果你仔细想想，这并不令人惊讶——它们能在环境中导航，可以辨别出所在的空间和时间。这是一种非常宝贵的进化能力。“
克罗斯说，“在未来的工作中，我们可能会通过测试蜘蛛能保留猎物记忆时间的长短，来了解更多的事情。我们需要了解它们的大脑能做什么。我所研究的蜘蛛的大脑刚好和大头针大小吻合。然而，我们会看到了这种非凡的行为，这完全使我感到好奇。”
原文链接：
https://arstechnica.com/science/2022/11/sorry-prey-black-widows-have-surprisingly-good-memory/
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