動物的世界也看臉嗎？

撰文 | 唐豐（劍橋大學動物學在讀博士生）

經常刷社交軟體的時候都會看到一句話：「這是一個看臉的世界」。 這是不是個看臉的世界我不知道， 學動物的我好奇的是在動物的世界裡，它們也看臉嗎？這個問題其實嚴格地來說是兩個問題，第一個是：動物能分清同種生物的臉嗎？ 那第二個問題就是動物能不能識別人臉呢？

如果動物也會自拍的話，那它們的朋友圈可能是這樣的。（圖片來源：Brent Wilson, Justin Kemp）

為什麼要看臉？

我們每天都會看到很多張臉，可是看臉這事真不簡單。我們不單可以靠臉來分辨這個人是誰，更在看到臉的那一瞬間下意識就已經收集了很多關於對方的信息，比如說對方在外表上對你的吸引力， 對方的大致情緒，對方對你們之間交流的投入程度，有時候我們還會根據短短的一眼來預判對方會做出什麼行為。那麼這樣看來在群居的社會裡面，「看臉」本來就是個挺重要的技能。在動物的世界裡也一樣， 生物學家們很久之前就已經開始研究動物們看臉的能力，分析它們能在看臉這個行為中能夠獲得對方的什麼信息。今天我們就從看臉最簡單的一個層面討論：動物的臉部特徵識別能力（face recognition）。

動物能辨認同種生物的臉已經不是個新發現了，動物學家們已經證實了大腦比較複雜的群居動物，例如猩猩, 羊，和鳥， 都有能分辨同類的臉這種技能[1]。就連大腦比較簡單的動物，例如蟹，小龍蝦，還有某些魚也被證明它們能分辨同種生物的臉。最近，生物學家們還開始研究動物能不能分清人臉，發現很多動物（例如羊，牛，馬，還有鴿子）都有這種能力。那我們今天來舉幾個關於在動物屆里臉部識別的例子。

問題一：動物能分辨同類的臉嗎？

常聽到有人形容自己記憶不好就像魚，只有七秒鐘記憶。但這是個迷思，魚的記憶其實還不錯，那麼它們能認清其它魚的臉嗎？

在今年年初，日本科學家在北非發現一種身長只有五到七厘米的黑白斑紋小魚（Tanganyikan cichlid, Julidochromis transcriptus）靠的就是看同類的臉來辨識對方到底是不是朋友[2]。這種會佔地盤的領域性小魚平時生活在長著水草的小石頭的狹縫中。通常呢，在領域性動物確定了領域之後，彼此的侵略行為會變少，然後等它們跟鄰居混熟了之後，他們就會省下抵抗鄰居的精力來干其它的事兒，例如找食物或者找對象。所以能分辨同類，而且能知道它們是敵是友在這種領域性動物裡面就很重要了。 之前已經有研究表面這種魚是可以分清同類的，但是因為水草的關係，它們看到同類的時候每次只能看到一小部分。那麼它們到底是看臉，還是看身體的大致花紋呢？

黑白斑紋小魚，從身體上的花紋還是可以區別的。（圖片來源：Jason Selong）

他們這個實驗就非常有趣了，研究人員把這種魚倆倆配對 ，每一對放在一個水族箱裡面， 在它們被配對的頭一天，不出意外它們都對方表現出了攻擊性的行為。在劃清領地界限之後，這種行為在這第一天之後就減少了很多。

在讓它們熟悉了對方七天之後，研究人員把這對魚分開，然後給每條魚放了4個魚的錄像。第一和第二個錄像分別是跟它住了七天的「朋友魚」和它沒見過的「陌生魚」。 第三和第四個錄像是PS出來的兩條魚，分別是：朋友魚臉＋陌生魚身子和陌生的魚的臉＋朋友的身子。

根據文獻[2]的實驗重新畫的圖。

當這條魚看不同的錄像的時候，如果它能認出錄像裡面的這條魚是它的朋友的時候，它對這條魚的關注度就會比較低。但是如果錄像里的魚對它來說是陌生的（有可能是敵人的魚）的時候，它就會更加地謹慎，更加關注錄像里的魚的一舉一動。

研究人員發現魚在看到陌生的魚的臉（不管身子什麼樣）的時候表現出了更多的防禦行為。並且花更多時間尾隨那條魚，可能在想：「看你到底想幹啥」。這種行為就表現了這種魚在分辨同類的時候只看臉，身子什麼樣並不重要。

魚到底是怎麼分清同伴臉上的花紋不一樣這個還暫時不清楚，但是另一組研究人員發現一種黃色的小鯛魚（Pomacentrus amboinensis）也可以認臉，而且靠的是同伴臉上的紫外線光（ ultraviolet coloration）來分辨個體的。

靠臉上的紫外線光來認臉的小鯛魚 Pomacentrus amboinensis （圖片來源：Sally Polack / FishWise Professional）

那麼大腦再簡單一點的動物呢？ 比如無脊椎動物？ 最近美國的一個研究就表明了黃蜂也能分辨臉，而且還可能跟它們的社會結構複雜程度有關[3]。研究人員選了兩種黃蜂（Polistes fuscatus 和 P. metricus）， 我們就暫且叫它們黃蜂F和黃蜂M吧。 F和M都是群居的黃蜂， F的社會結構要比M複雜：通常在一個黃蜂F的蜂巢裡面同時有很多隻蜂王，在這個蜂巢裡面的社會等級關係就會比較複雜，每個蜂王的社會等級不一樣，越高的就越優先得到交配權。這個時候每個個體就得要學會認親同類的臉來分辨到底跟誰打過架，誰有更高的社會等級 。 但是黃蜂M的蜂巢裡面只有一隻蜂王，所以社會關係比較簡單，她擁有這個蜂群裡面的唯一交配權。

左：黃蜂 F；右：黃蜂 M。（圖片來源： Pf：Vespidae/Wikimedia commons user ；Pm：http://normanlavers.blogspot.co.uk/）

怎麼測試它們到底會不會用臉來分辨同伴呢？ 研究人員把蜜蜂放進一個有電場的T型「迷宮」裡面，在這個迷宮裡有大概4伏的微弱電場。黃蜂在這個迷宮裡面飛行會受到微弱的「電擊」，這個電擊是可以被感受到的，但不會影響飛行，就像我們冬天被靜電電到一樣。迷宮的左右末端兩邊分別顯示了兩張黃蜂要選的照片，有一張是「正確」的選擇，整個迷宮裡面只有這裡是沒有電的。

每隻黃蜂都會有40次在重複的兩張照片之間選擇的機會，每一次這兩張照片中都是同一張位於沒有電擊的「安全區」。如果黃蜂有辨別而且學習這兩張照片的能力，它們選擇「正確」一邊的次數就會越來越高，因為它們會學馬上飛去那張「安全區」的照片。

研究人員發現當給黃蜂 F 兩張同伴的臉的照片進行選擇的時候，隨著實驗的進程，它們在T型迷宮裡飛向與「安全區」聯繫在一起的臉的比率越來越高。而照片並沒有影響黃蜂M決定去T型迷宮的哪邊。研究人員還發現當把臉換成簡單圖形（例如三角形或者圓形）給它們選的時候，它們學習這兩張照片的速度比分辨同伴的臉的速度還慢！這個實驗證明了黃蜂F有著分辨、學習同伴臉的能力，可是社會組成比較簡單的黃蜂M就沒有這樣的能力。

問題二：動物能分辨人類的臉嗎？

動物能分辨同伴的臉，那動物到底能不能分辨人臉呢？有兩個特別有趣的實驗是關於動物對人臉的識別的。第一個是烏鴉。華盛頓大學的一個研究了烏鴉二十多年的生物學家 Dr. Marzluff 發現之前被抓過的烏鴉好像會特別小心某幾個研究員，而且它們會變得比較難抓。那他就開始懷疑了，烏鴉是不是能認得人臉啊？

Dr.Marzluff 和他的三個面具，最右邊的是野人面具。（圖片來源：https://www.hbmpodcast.com/podcast/hbm038-do-crows-mourn-their-dead)

他們找來了兩個面具，一個是正常人的臉，一個是野人的臉 。他們在西雅圖校園研究烏鴉（通常都要捕捉烏鴉然後給每隻做標記）的時候，特意帶著野人的面具。在之後的一年裡，研究人員們帶著這兩個不同的面具在學校裡面走，他們發現帶野人面具的人被烏鴉警告（scolding, 有目標地對著同意對象重複得發出刺耳叫聲以及快速舞動翅膀和尾巴）的次數比帶正常面具和不帶面具的人多很多，而且就連他們給野人面具帶上帽子也還是會被烏鴉警告[4]。

不是烏鴉，這是牙買加黑鸝（Jamaican blackbird）， 我覺得它看起來跟烏鴉一樣凶所以就放這裡了。（圖片來源：Brent Wilson）

我們把這個故事的角色換一下就發現這個結果厲害的地方了。比如有個人被一隻黃色的中華田園犬咬了，所謂一朝被蛇咬十年怕草繩，可是他不怕所有的狗甚至所有的大黃狗，他只怕那隻特定的咬了他的大黃狗因為他認得那隻狗的臉。 現在發現烏鴉厲害了吧！

兩年後，Dr. Marzluff又帶著野人面具在校園裡走了一圈，在他見到的53隻烏鴉裡面，有47隻對他發出了警告。所以證明了烏鴉不單只能認得人臉而且還記仇！所以下次如果有烏鴉來偷吃你的盤子里的食物時，還是別跟它們硬鋼了。

牙買加黑鸝在吃盤子里的剩的食物。如果是烏鴉的話記得別硬鋼。（圖片來源：Brent Wilson）

當你去水族館的時候有沒有想過你所看到的魚其實也能夠認得你的臉？這是我要講的第二個有趣的例子。最近一個英國和澳大利亞的研究發現了射水魚也能夠學習和分辨人臉。 射水魚是一種熱帶的淡水魚，它們的名字來源於它們的一種特殊的技能：它們可以從口腔噴出水柱以捕食在水面上的停駐在植物上的昆蟲。

射水魚。（圖片來源：Kim Taylor）

這個今年發表的研究就是利用了射水魚的這種技能，讓它們選擇對水面上的LED 屏幕顯示的兩張臉的某一張噴水[5]。研究人員們先是訓練每隻射水魚，讓它們能在「能得到零食臉」和「不能得到零食臉」選擇向「能得到零食臉」吐水，當它們選對了的時候就能得到零食。然後再給它們已經記住的「能得到零食臉」和其它新的人臉來給它選。這些射水魚的命中率非常高，在44張臉種選出那張「能得到零食臉」的機率高達80%以上。這就證明了射水魚就算沒有靈長類和鳥類的複雜大腦，學習和分辨人臉的能力也非常驚人。

那麼現在大家最關心的問題來了， 寵物能認得出我們的臉嗎？最近美國的研究人員發現狗可以認得人臉，它們更喜歡熟悉的人的臉[6]，而且它們的大腦有個部分在看到人臉的時候就會活動[7]。 那麼貓呢？（據我所知）現時還沒有看貓能不能認清人臉的研究。日本東京大學的研究表明貓能分清到底是主人還是陌生人在叫它的名字[8]。但是，就算它們知道是主人在叫它們，它們還是會置之不理[8]，也是蠻有性格的。

為什麼動物會看臉？

動物會不會分辨同類的臉其實是跟它們的生存需求有關。在群體生活中，快速以及準確的辨別個體其實是很多動物行為的基礎。社會程度相對比較複雜（例如上文提到的黃蜂F）或者有領域行為的動物（例如上文提到的黑白小魚和小黃鯛魚）非常需要有辨別個體的能力，所以有可能這種能力是在動物的發展里世世代代地演化而來的。比較不需要辨別個體的動物，例如上文提到的黃蜂M（雖然和黃蜂F的大腦複雜程度相對來說比較相似，但是社會結構較為簡單）就沒有這麼高度發達的同類臉部識別技能。

那麼動物學家為什麼會研究動物會不會認人臉呢？其實人臉識別能力反映的是動物的認知能力。 人臉對於動物來說，特別是跟人類沒有太多接觸的動物來說，可能跟其它的物件（比如說複雜的圖形）是一樣的，那麼能分清對它們而言看起來差不多的人臉證明了這種動物擁有高度發達的視覺系統。這種能力對於動物的日常生活（例如選擇伴侶，和尋找食物），甚至於生存（偵查天敵）都有著非常大的影響。

在沒選這個學科之前，我以為學動物學的人都是在烈日下帶著望遠鏡在非洲的大平原里觀察動物的。學了這個之後發現原來實驗設計也可以這麼創新有趣，就如我在文章的開頭說的：「什麼, 還有這種操作！？」 。 希望您也覺得有趣。

參考文獻：

[1]Leopold, D. a & Rhodes, G. A comparative view of face perception. J. Comp. Psychol. 124, 233–251 (2010).

[2] Hotta, T., Satoh, S., Kosaka, N. & Kohda, M. Face recognition in the Tanganyikan cichlid Julidochromis transcriptus. Anim. Behav. 127, 1–5 (2017).

[3] Sheehan, M. J. & Tibbetts, E. a. Specialized Face Learning Is Associated with Individual Recognition in Paper Wasps. Science (80-. ). 334, 1272–1275 (2011).

[4] Marzluff, J. M., Walls, J., Cornell, H. N., Withey, J. C. & Craig, D. P. Lasting recognition of threatening people by wild American crows. Anim. Behav. 79, 699–707 (2010).

[5] Newport, C., Wallis, G., Reshitnyk, Y. & Siebeck, U. E. Discrimination of human faces by archerfish (Toxotes chatareus). Sci. Rep. 6, 1–7 (2016).

[7] Dilks, D. D. et al. Awake fMRI reveals a specialized region in dog temporal cortex for face processing. PeerJ 3, e1115 (2015).

[8] Saito, A. & Shinozuka, K. Vocal recognition of owners by domestic cats (Felis catus). Anim. Cogn. 16, 685–690 (2013).

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