猴子理解形狀的方式幾乎與人類相同

你（可能）在幾何課上找不到猴子，但我們的靈長類似乎可以掌握基礎知識。

根據週一發表在《美國國家科學院院刊》上的一項新研究，與人類一樣，猴子似乎能夠識別幾何形狀的抽象特徵，例如它們是否對稱、是否具有平行邊或是否包含直角。這種能力使猴子（和我們）能夠理解兩個形狀何時相同，即使它們已經旋轉或改變了大小。

這項發現挑戰了長期以來的觀念，即人類的幾何能力是使我們的大腦獨一無二的一部分。該研究的主要作者、卡內基美隆大學認知神經科學家李家林表示，「我們的假設是，人類在擁有這種數學理解方面並不是獨一無二的」。

在實驗中，李女士和她的同事決定給猴子（總共八隻恒河猴和橄欖狒狒）、學齡前兒童和不同教育程度的成年人相同的幾何任務。這樣，如果人類確實具有先天優勢，那麼在與幼兒和猴子進行比較時，它就會顯現出來。如果這種優勢是後天習得的，那麼在比較不同受教育程度的人時，它就會顯現出來。

找到一個足夠簡單、甚至學齡前兒童和猴子都能合理完成的任務是一個挑戰，但團隊最終決定讓所有研究參與者都完成一項配對任務。螢幕上向每個人展示了一個具有特定尺寸和幾何形狀的形狀。然後他們被要求從一組其他形狀中選擇相同的形狀。

卡內基美隆大學的認知神經科學家傑西卡·坎特隆（Jessica Cantlon）說：「透過操縱形狀的相似性，我們能夠了解它們使用了什麼樣的規則。」該大學的實驗室進行了這項研究。

對於正確的匹配，猴子、學齡前兒童和成人都會收到正面的回饋：分別是零食、貼紙或聲明。但這些沒有獎勵的錯誤對於理解哪些概念對大腦來說容易和困難同樣重要。

「這項任務當然依賴涉及視覺和認知處理的廣泛的大腦區域和電路網絡，」芝加哥大學神經生物學家 David Freedman說，他沒有參與這項新研究。匹配任務依賴於基本的視覺線索（例如形狀的邊緣和輪廓）以及對形狀的身份和結構的更高層次的理解。

然後，研究人員將這些結果與另一個實驗室最近的實驗結果進行了分析，在該實驗中，猴子、幼兒和成年人必須識別一組中幾何上不同的形狀。

透過這項分析，研究人員意識到所有參與者都能夠將形狀與其角度、比例和圖案之間建立聯繫，包括猴子。

這一共同的基礎表明，我們的幾何直覺早在人類之前就已經進化，這並不令許多研究動物認知的研究人員感到驚訝。

「這些並不是地球上唯一需要處理幾何學的動物，」愛荷華大學的實驗心理學家 Ed Wasserman說，他沒有參與這項新研究。

許多物種已被證明能夠識別物體或圖案，即使它們被旋轉或調整大小。例如，鴿子在某些形狀適應任務上甚至比人類更好，這種技能可以幫助它們在飛行時保持方向。

「人類往往會高估自己的特殊性，」未參與這項新研究的麻省理工學院神經科學家厄爾·米勒 (Earl Miller) 說。 “如果每一個新的角度都讓一個物體看起來完全不同，那么生活就會變得混亂。”

儘管如此，這些對猿類和人類之間相似性的見解可以讓我們更好地了解我們理解幾何的特定方式可以追溯到進化史上多久。

「這是一項內容豐富且及時的研究，為幾何直覺的進化起源提供了重要的見解，」德國蒂賓根大學的動物生理學家安德烈亞斯·尼德爾（Andreas Nieder）說，他沒有參與這項新研究。

這項研究也可能成為了解人類如何處理更高層次幾何任務的起點，例如將簡單的形狀組合成更複雜的結構，但研究並未測試這些任務。

研究的作者已經開始了下一階段的探索：發現哪些形狀對猴子和人類來說最難辨識。這種理解反過來可以有助於教師嘗試教授特別困難的幾何課程。