探秘食储鸟类空间记忆与缓存行为的遗传奥秘：以新西兰北岛知更鸟为例

《Animal Cognition》：The heritability of spatial memory and caching behaviour in a food-storing bird

为探究认知性状在野外的进化机制，研究人员以野生北岛知更鸟（Petroica longipes）为对象，开展空间记忆性能和缓存行为遗传性的研究。结果发现，二者遗传性低或无，这为认知进化研究提供了新视角，有助于理解遗传和环境因素在其中的作用。

　　在动物的认知世界里，空间记忆就如同它们在复杂环境中穿梭的 “导航仪”，对于那些需要储存食物以备不时之需的鸟类来说，精准的空间记忆更是关乎生存与繁衍。以往研究表明，认知性状的进化需要满足 “达尔文神圣三位一体”，即认知表现存在个体差异、与适应性相关且具有遗传成分。然而，在自然种群中，关于认知性状遗传性的研究相对较少，且结果不一。就空间记忆而言，不同物种的研究结果差异较大，从黑猩猩的较强遗传性到某些蜥蜴的低遗传性或无遗传性。在食储鸟类中，虽然有证据表明选择有利于更准确的空间记忆表现，但空间记忆表现的差异是否具有遗传成分仍有待研究。此外，作为空间记忆假定行为目标的缓存行为，其个体差异的遗传性也从未被研究过。

为了深入探究这些问题，来自维多利亚大学惠灵顿分校（School of Biological Sciences, Victoria University of Wellington）的研究人员以新西兰北岛知更鸟（toutouwai）为研究对象，开展了一项具有重要意义的研究。他们的研究成果发表在《Animal Cognition》上。

研究人员采用了贝叶斯动物模型（Bayesian animal models）这一关键技术方法。为了量化个体空间参考记忆性能，研究人员设计了一个空间辨别任务，让北岛知更鸟从八个可能的位置中学习一个有奖励的位置，通过记录鸟在 30 次测试试验中翻开盖子的总次数来衡量其空间参考记忆性能。对于缓存行为的研究，研究人员则利用之前收集的关于北岛知更鸟缓存决策可重复性研究的数据，选取了两个衡量指标：缓存位点数量（site number）和缓存距离（caching distance）。

研究结果表明：

• 空间参考记忆性能：北岛知更鸟个体空间参考记忆性能差异较大，在 30 次试验中，寻找奖励位置的总搜索次数范围为 72 - 133 次（Mean ± s.d. =98.8 ± 13.0）。然而，其空间参考记忆性能的遗传性极低（h2=0.037，95% CI=0.000?0.139） ，这意味着遗传因素对北岛知更鸟空间参考记忆性能的影响较小。
• 缓存行为：北岛知更鸟在三个缓存会话中用于缓存 15 条面包虫的总缓存位点数量范围为 1 - 13 个（Mean ± s.d. =5.5 ± 2.3），从食物源到缓存位点的平均距离范围为 2.3 - 8.7 米（Mean ± s.d. =5.2 ± 1.3 米）。缓存位点数量的遗传性可忽略不计（h2=0.031，95% CI=0.000?0.119），缓存距离的遗传性较低（h2=0.227，95% CI=0.000?0.562）。这表明，缓存行为在很大程度上也不受遗传因素的控制。

在讨论部分，研究人员对这些结果进行了深入分析。首先，北岛知更鸟空间参考记忆性能缺乏遗传性，可能意味着其空间记忆具有高度可塑性。与其他在季节性环境中表现出明显缓存季节性和大脑可塑性变化的食储鸟类不同，北岛知更鸟生活在相对稳定的气候中且全年缓存（尽管繁殖期缓存减少）。因此，个体经历的缓存被盗风险可能在塑造其空间记忆能力方面发挥更大作用。当面临较高的被盗风险时，北岛知更鸟会分散缓存，这可能增加了其空间记忆的认知负荷，从而促使它们发展出更好的空间记忆能力，就像伦敦出租车司机在训练中发展出先进的导航能力一样。

其次，虽然之前的研究表明缓存距离与空间参考记忆性能相关，且缓存决策具有长期可重复性，但本研究中缓存行为的低遗传性或可忽略不计的遗传性表明，北岛知更鸟的缓存决策可能具有相当大的可塑性。个体可能根据过去的缓存被盗经验来决定缓存位置，经历过被盗的鸟更倾向于分散缓存，而未经历过损失的鸟可能会将缓存聚集在一起。

此外，研究中遗传性估计的可信区间较大，这可能是由于样本量较小和谱系不完整导致的。这也反映出使用动物模型在野外估计复杂行为和认知表现遗传性时存在的普遍问题。与其他研究相比，北岛知更鸟和高山五子雀在进化历史、生态环境、食物类型和缓存时间尺度等方面存在差异，这些差异可能导致它们在空间记忆性能遗传性上的不同。

总的来说，这项研究首次对野生食储鸟类空间记忆性能和缓存行为的遗传性进行了评估，为认知进化的研究提供了新的视角。研究结果挑战了传统的适应性特化假设，表明空间记忆性能和缓存行为在食储鸟类中可能比预期更具可塑性，更多地受到环境因素的影响。这一发现呼吁重新评估空间记忆和缓存行为之间的因果关系，未来的研究应聚焦于使用更大的样本量验证这些结果，并进一步探究缓存行为及其潜在认知变异的非遗传原因，特别是缓存被盗风险对个体空间认知差异的影响。