同种类的动物互相是怎样辨识的呢？是靠面部的不同吗？
2012-01-19 17:49:50   来源：   点击：

12 个答案

• 答案 1：

  呃，这个问题集合里面子问题很多。。。 1. 动物之间的个体识别，不一定靠视觉。嗅觉、味觉、触觉、听觉都有可能。人是视觉动物，所以可能感觉视觉比较靠谱。但实际上大多数动物可能都并非靠视觉识别种内差异的：首先不一定具有这么良好的视觉，其次不一定视觉图案有足够的区分度，第三，就算它能识别不同的视觉图案，能认识是一回事，真正在生活中使用它又是一回事（。。。）。比如，很多动物都是晚上活动的。。。又比如，很多动物并不需要区分个体，只要大概知道对方是不是自己同一种类就可以了。 2. 使用视觉来识别种内个体有三个要点，上面都写到了。其实符合前两点的动物应该还是不少的，比如大多数鸟都是超级视觉动物，而且长得很有区分度。 @demomo 举的例子是说蜜蜂可以认识人脸。实际上，蜜蜂是一种很神异的动物。。。它可以认识各种各样的抽象几何图案，而且还能识别一定的逻辑规则。如果有个蜜蜂被训练成识别垂直的条纹图案，那无论这个条纹是什么颜色的，怎么重复的，宽窄不一样，它都能识别。。。而且它还能学会一些简单的游戏规则。具体可以参考Zhang SW的一些工作，比如这个：nature.com/nature... ，以及这个：rstb.royalsocietypublishing.org/content...。所以，它识别人脸很不奇怪的，因为人脸具有很高的信息量，简单地说就是视觉区分度很高。不过这就掉到了前述第三点，能认识是一回事，真正在生活中使用它又是一回事（。。。）。已知的使用视觉来辨认种内个体的动物有一种胡蜂 （rspb.royalsocietypublishing.org/content...，这个实验非常坑蜂，很搞笑，你看了就明白了），还有一种小龙虾（plosone.org/article...，不过这个实验很差），都是节肢动物。至于别的动物，我不太清楚。不过既然节肢动物这么简单的脑子都可以做这种任务，更大一点的脑子想必是有能力做的，只是它不一定用而已。 3. 像老鼠这样的动物一般是不使用视觉的，所谓鼠目寸光，它真的就只能看到鼻尖前面一点点，远了就散光了。很多人觉得老鼠是用化学感（嗅或者味）觉的。化学感觉的问题主要在于刺激变化比较小，比如一个老鼠总是很难创新性地合成新的气味分子的，只能是他娘遗传下来的，所以鼠亲戚们闻起来估计都差不多。这个感觉用来区分亲疏还凑合，用来区分个体就有点困难。不过，困难也不一定不能做：有一类实验是把一个老鼠不停地放到另外一个老鼠的笼子里。一开始那个地主老鼠还很有兴趣的去闻闻新来的，后面几次它闻闻就放弃了，觉得以前见过这家伙。要是这外来的老鼠给阉割过，然后每次身上被涂上不同老鼠的尿，别的老鼠就会以为每次都是一个新的老鼠。 4. 不过这就回到了第三点，为什么老鼠要区分个体。。。有一些与此相关的诡异的行为，比如Bruce Effect，就是一个母老鼠，本来已经交配过怀孕上了，然后“见”（闻）到一只新的公鼠，见异思迁，这时她就会主动流产（。。。）。好像这个行为并不区分公老鼠的肌肉强弱、外貌美丑，所以也不知道她图个啥。不过，老鼠能用嗅觉来识别个体是比较肯定的。 5. 鹿之类的不是很清楚。这种跑得快的动物大概都是视觉动物，不然会撞树的（不要和我讨论兔子，我真不知道它会不会撞树。。。）。鹿会叫，而且有很多人专业做这个，认为鹿鸣具有很高的区分度（journals.cambridge.org/action...）。实际上，老鼠也会叫，你把老鼠叫声录下来，拉慢两个log来播放，和鸟叫听起来一模一样，婉转动听（。。。），不过老鼠用听觉区分个体的概率比较小。所以，这都不一定。。。 6. 实际上，有一个很容易做的指标，就是某个动物脑子里面如果专门有一块地方特化出来处理种内的信息，那这个类别的感觉信息被用来区分个体就很有可能了。猴子脑子里面专门有个脑区（sciencemag.org/content...）处理面孔信息，里面每个细胞都对面孔特征的组合有反应，比如有的细胞只要图案上有眉毛有眼睛就反应了，有的需要有眼睛有鼻子，有的需要有嘴巴有头发，总之没有一个需要整块脸的（nature.com/neuro...）。这也可以解释一些搞笑的现象，比如QQ表情图标（那种圆形的，黄色的，你懂的）就没有一个是完整的脸，但是人还是会认出来那是脸，而且还能给它们“赋予”不同的表情。这个脑区里面每个细胞，实际上都表征了一个“面孔特征向量”，它们一起就组成了一个线性空间。 7. 前面说的那个空间的输出暂时不知道在哪里，不过有一些证据，因为STS下面投到是MT/IT之类的脑区，这些脑区上面有所谓的祖母细胞（papers.klab.caltech.edu/175/1/519...）。这些细胞会对某个人的个体特征有反应，不管这是从什么角度、什么方向拍摄的，就算是个漫画的他也能认出来，甚至这个人的名字出现在屏幕上他也会有反应。这里面涉及到面孔识别的时候肯定要用到前面所说的特征组合来构造一些不变量。 8. 从这个角度出发，就可以解释你所说的最后一个问题，就是后天环境对这种面孔识别能力的影响。区分能力是学出来的，外国人和中国人的面孔肯定有不同的区分函数，完全没学过的话区分不出来也是很正常的，因为特征向量选错了。。。

• 答案 2：

  厄，这个问题太有难度了。。。我只能稍微说一下研究方法，具体到每种动物我不敢给个survey说每种动物究竟是不是靠脸孔识别同类的。 先说脊椎动物： @陈晨说的是一般意义上的人脸识别甚至物体识别的过程。但是即便是脊椎动物，也有很多物种的视觉系统非常不发达。比如大鼠、小鼠的视觉系统就非常不发达（皮层无褶皱，神经元分层也比灵长类少。视觉皮层占得比例非常小。但相比来说嗅觉比人类则发达得多）。可以肯定地说大鼠小鼠肯定没法靠视觉来识别对方。类似地可以推断兔子的视觉系统应该也不足以支撑高级的识别功能。（吃过一次兔子头，根据大脑形状和分区推知……） 猕猴肯定有脸孔识别功能——不光是同类，甚至连常见的人的脸都能认识。 但是楼主提问带来的另一个问题是，即便某些动物有面孔识别的能力，它是否主要依赖这种能力？但是我知道一个罕见的例子——有一只猕猴具有面容失认症（无法识别不同人和猕猴的面孔照片）。但是在饲养过程中，这家伙依然能认得出负责它的饲养员。而对于其他人它也不需要具体区分谁是老板谁是博士后谁是博士生，一旦见到人只需要卖萌要吃的就好。。。所以从行为上，我们真的很难回答是否需要识别和识别的关键信息来自何处这两个问题。至于猫猫狗狗等宠物，可能大家更关心，但因为离我专业比较远，我没听说过在猫皮层上做脸孔识别的研究。 至于无脊椎动物，本来我以为昆虫或者节肢动物主要靠外激素传递信息，没有人脸识别能力，但是@demomo同学刚刚的答案颠覆了我的人生观。。。 其实我觉得比较有讨论价值的大概只有章鱼，可惜我对章鱼的研究仅限于如何吃。。。

• 答案 3：

  补充一下@filestorm的答案~之前看过一篇文章是说用蜜蜂做行为实验，结果发现蜜蜂可以识别人脸（戳这里jeb.biologists.org/content...）而且实验结果还显示 蜜蜂上也出现了“人脸倒置识别效应”（在EEG实验上发现的脑电现象，具体表现为当人看到倒置的人脸刺激时，表现出的认知破坏比其他一般的倒置物体要严重，被认为是人脸作为人进化过程的重要特殊刺激而进化出特殊的神经回路的重要电生理证据），虽然我要忍不住吐槽一下这个实验设计并不能证明蜜蜂对“人脸”的识别，但是至少说明蜜蜂是可以通过视觉刺激来识别configural stimulus 非常细微的差别，也就是说在无脊椎动物上面，视觉还是起着非常重要的识别作用的。。。 貌似后来又有人做了蜜蜂识别蜜蜂脸的实验，结论是蜜蜂也可以识别蜜蜂脸~神奇的蜜蜂…… 说到昆虫的神经生物学研究还要提一下果蝇了~果蝇的视觉实验做的人很多，但是不知道有没有做果蝇的社会性视觉识别的~~~ 最后说一点，对于低等的昆虫一直到高等的脊椎动物如大鼠小鼠，嗅觉信息和触觉信息都起非常关键的作用（嗅觉皮层和触觉皮层比视皮层大很多），但是对于触觉和嗅觉是否能承担类似于个体面孔识别这样大的信息量还是比较怀疑的，因为就现在已有的证据来看，嗅觉信息是作为非常宽泛的行为信号在使用（比如对食物的感知，求偶，哺乳等等）~~所以有理由推测即使在很低等的无脊椎动物中，视觉也起比较重要的识别作用~

• 答案 4：

  人的神经系统，用一组神经元记录一张脸，每次看到这张脸，神经元之间发生竞争，每个神经元随着竞争被激发或抑制，看的越多这组神经元所存储的信息就越趋近于这张脸的样子，这是学习过程。 当你看到某一张脸，所存储的信息与其最接近的那组神经元会竞争获胜，这是辨识过程。 如果没有和你熟识的某个外国人，说明你只是浏览过许多不同外国人，则你对外国人的共同特征学习的比较多，而对某一个外国人的个别特征学习不够，所以你对某一个外国人的辨识能力不强。 动物神经系统和人一样，只是神经元数量和广泛连接的强度不同。 之所以我们更善于辨识人脸，是因为在一个我们容易分辨的尺度上，脸部所存储的信息比身材多得多；还有一个原因是我们通常是穿衣服的。

• 答案 5：

  这里有多个问题，一个一个来说吧。首先，不同动物识别同类的方式肯定是多样的。每种动物的神经系统都不同，感觉系统的灵敏程度也不同，如以人和非人灵长类为例主要依赖视觉的动物，识别同类也以视觉方式为主，如大鼠小鼠为例的啮齿类动物嗅球比较发达，则它们主要依赖嗅觉来识别同类，而听觉发达的动物则是用听觉的方式。 其次，高等动物的面部识别（face recognition）可以看做是一类特殊的物体识别(object recognition)。面部识别的机制目前远没有研究清楚。不过比较肯定的是在人和其他灵长类动物的大脑里有一些特殊的脑区参与面部识别的过程。比如人脑的颞叶（temporal lobe）的梭状回（fusiform gyrus），这个区域也叫fusiform face area，简称FFA。另一个区域是杏仁核（amygdala）。一个比较新的研究报道，人的杏仁核存在大量对面部反应的神经元。既有对完整面部反应的神经元，也有对部分面部特征（比如眼和嘴）反应的神经元。更有一些实验表明，人脑内存在对某一特殊面孔反应的神经元。但这样的结果似乎会带来一些问题。假设一个神经元只对某一特定面孔反应，那么在日常生活中见到如此多的面孔，那需要数量巨大的神经元来对不同面孔做出反应。这样海量的神经元有悖事实。所以更可能的情况是整个视觉系统将视觉信息层层筛选鉴别，这些信息传递到杏仁核和梭状回的神经元并对一类面部特征做出反应。比如相似的眼睛，相似的嘴。这可能也是感觉不同的人长得像的原因。 第三个问题，在出生前，我们没有对面孔的先期经验，如何通过后天的经验来辨别不同的面部。这个问题我觉得陈晨的第一段解释的比较清楚。这是一个学习记忆的过程。反复看一个面孔就会加强神经元对这个面孔的识别能力，对少见的面孔反应就弱或反应的神经元就少。随着出生后每天的经验的累积，大脑内对包括面孔在内的一切视觉信息的可塑性在不断的调整，从而保证个体能够适应比较稳定的环境内的物体及面孔。 最后，关于面孔识别的问题还远没有到完全解决的那一步。目前在认知科学领域，研究面孔识别主要依靠无创的功能磁共振技术，有创的电生理记录技术来研究人和灵长类动物（对人的有创的电生理记录方法主要对象是由需要做神经外科手术的病人完成）。

• 答案 6：

  我琢磨着是根据气味和信息素

• 答案 7：

  如果从记忆-再认的角度来分析，识别就是学习-再认。 首先是对身边的同类有一个记忆、一个印象，然后通过回忆辨别。印象是综合的，面孔也好、气味也好、声音也好、触感也好，都有。人也是，能够通过声音、身影、气味来辨认出熟人。 依赖哪种或哪几种感官来识别同伴，同该物种的感官灵敏性和其发出信息的方式有关。例如猫及其依赖视觉，而猫的脸也比较宽。 很多低等动物只能够辨别出个体是不是同类，却无法辨别出个体是同类中的哪一个。 气味是哺乳动物分辨同类的主要依据，据报道，老鼠是通过尿液气味分辨同类，很多哺乳动物都用尿液来划分领地，但同时也依靠视觉识别，比如狗。 海豚和鸟类可以依靠声音来同同类交流和分辨个体。

• 答案 8：

  大问题。我知道的两个小例子。 仓鼠认识男女完全靠嗅觉。大猩猩识别对方靠鼻子周遭形状

• 答案 9：

  气味应该比外貌更重要更通用

• 答案 10：

  我完全不能同意 @陈晨 的说法，大脑当中没有实体概念，不存在“一组神经元记录一张脸”。大脑的信息体现在连接本身，接受一个视觉图像，这个图像激活了某些神经元，这些神经元会去激活其它的神经元，比如读此人名字时舌头的运动，比如此人身上的某种气味所激活的神经元，等等。这所有的神经元，同时又可能在其它时候被其它信号激活，跟信号并不是一一对应的关系。人脑不像电脑硬盘，每个单元存储特定的信息。我现在刚刚起床，说得不是很有条理，等我回头再细说。

• 答案 11：

  人脑绝对有区域专门用来识别面部。其它动物无这个优势。 由于能够识别个体，所以人脑能保存着和不同个体交往的历史记录，而其他动物不行，例如人知道A从来借钱不还钱。B喜欢女人，但是为人仗义等等。。。。 这促成了人能够合作和报复，也促成了博弈双方最后趋向于合作行为的发生。 人类合作是人类文明到目前璀璨境地的最大原因，所以从这个层面讲，人如果没有识别面孔的能力，人类文明无法到此地步，我们仍和其他动物种群一样。

• 答案 12：

  不同种生物对于同类的识别有着不同的方式，有视觉、触觉、嗅觉等等，印象中貌似discovery有过相关的专题