Current Bio|中科院神经所王立平课题组猕猴认知奥秘的神经学基础

前言

2018年6月7号，中国科学院神经科学研究所王立平课题组在Cell子刊Current Biology上在线发表了题为“Production of Supra-regular Spatial Sequences by Macaque Monkeys”的研究论文。

该研究表明，猕猴可以训练产生时间对称的嵌入式空间序列，其形式化描述需要超常规语法，或等效地，下推堆栈自动机。猴子自发地将习得的语法推广到新的序列，包括更长的序列，并且可以生成由两个抽象规则的嵌入形成的层级序列。

然而，与猴子相比，学前组使用分组策略学习语法要快得多。虽然非正规灵长类动物可以通过广泛的训练获得超常规语法，但人类的独特性可能在于它们获得的速度和学习策略。

认知神经科学的一个主要问题是确定人类的计算能力与其他物种的计算能力有何不同。在这里，研究人员想知道人类和非人类灵长类动物是否能产生复杂度接近人类语言的时间序列。

有许多证据表明，非人类动物可以根据统计转移概率、分块、序数知识或代数模式来学习序列。然而，试图教他们的序列嵌套或递归结构(这是人类语言的特点)，但大多遇到了负面的结果。

延迟序列复制任务的获取

到目前为止，动物获得的生成算法似乎大多局限于Chomsky hierarchy，即规则语言。因此，人们经常提出，最重要的区别在于规则语法或“有限状态”语法的水平(非人类动物可以使用)和超规则语法或“短语结构”语法，后者可能仅适用于人类。

的确，人类的神经影像学研究表明，嵌入语法的处理与额下回(“Broca‘s区”)的左半球区域(“Broca’s区”)和后颞上沟有关，这两个区域的大小、连通性和侧化在人类中有明显的不同。

抽象规则与语法泛化的结合

最近，一些行为实验表明，鸟类和狒狒成功地获得了无上下文、中心嵌入的语法。然而，这些结果都遭受到了一些质疑。主要是，考虑到间接的知觉分类和新颖性检测任务，动物不需要获得一整套抽象的语法规则，而是可以采用基于低级感官特征的更简单的策略。

因此，人类语法学习和非人类序列学习之间的差距仍然不清楚，到目前为止，还没有证据表明真正掌握了非人类动物的超规则语法。

镜像任务中猴和学龄前儿童4长序列表现的比较

理解和产生语言、音乐或数学中的嵌入序列是我们物种的中心特征。

假设这些域涉及人类超常文法的特定能力，其可以生成超出有限状态自动产生的规则序列的嵌入序列。然而，这种能力真的是人类独有的吗？

在这里，研究表明，猕猴可以训练产生时间对称的嵌入式空间序列，其形式化描述需要超常规语法，或等效地，下推堆栈自动机。猴子自发地将习得的语法推广到新的序列，包括更长的序列，并且可以生成由两个抽象规则的嵌入形成的层级序列。

然而，与猴子相比，学前组使用分组策略学习语法要快得多。虽然非正规灵长类动物可以通过广泛的训练获得超常规语法，但人类的独特性可能在于它们获得的速度和学习策略。

原文链接：

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(18)30519-0

来源：iNature

选稿：Simon

封面图片来源于网络

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