烏鴉235毫秒就能做決定，速度是人類和猴子的兩倍

一隻盯著滿是閃爍光點螢幕的小嘴烏鴉，能判斷多數光點正往哪個方向漂移，並在不到四分之一秒內啄出答案。這大約是猴子與人類在同類任務中達到速度的兩倍，而且烏鴉並未為此犧牲準確度。

這項發現之所以重要，是因為這項光點測試正是決策科學的標準實驗；數十年來，它一直被用來展示靈長類大腦如何蒐集證據並作出選擇。德國蒂賓根大學的神經科學家如今證明，鳥類大腦儘管沒有哺乳類所依賴的分層大腦皮質，仍以相同邏輯解決這項任務，而且更早得出答案。

菲利普・施密德鮑爾（Philipp Schmidbauer）與安德烈亞斯・尼德爾（Andreas Nieder）在期刊《Science》報告指出，兩隻烏鴉從光點出現到開始轉頭啄擊，平均只需235毫秒。在三項先前研究中，條件高度相符的任務版本裡，猴子分別需約410、490及600毫秒；先前研究也顯示，人類受試者所需時間大致相當。

鳥類腦中的選擇訊號出現得更早。位於尾外套膜側部、稱為 nidopallium caudolaterale 的區域，其神經元在光點出現約70毫秒後，便開始傳達烏鴉將選擇的方向，比牠轉動頭部早了約170毫秒。

「我們從未要求烏鴉必須盡可能快。」尼德爾告訴 Ars Technica，「我們只是讓牠們按自己的節奏作決定。即使在這種情況下，就我所知，牠們仍比任何猴子或人類快兩倍。」

兩隻烏鴉如何接受一項為猴子設計的測驗

這兩隻由人工飼養長大的烏鴉，坐在顯示黑色背景與白色光點的觸控螢幕前。每一次試驗中，部分光點會一致地向左或向右移動，其餘光點則隨機游移；鳥兒透過啄擊螢幕旁兩個目標之一，回報整體移動方向。答對便可獲得一隻麵包蟲。

研究人員刻意複製了猴子版本的實驗。「唯一的差別是，烏鴉必須以啄擊表示牠們的決定，而猴子則是透過眼球運動來表示。」尼德爾說。為了改變難度，他們將一致移動的光點比例，從極為容易的81%降至幾乎難以與雜訊區分的3%。有些試驗根本沒有任何一致的移動，因此不存在正確答案。

「即使移動圖樣難以辨識，烏鴉的決定依然優於隨機選擇，」施密德鮑爾在大學發布的公告中表示，「而在訊號清晰時，牠們達到了接近100%的準確率。」

鳥類進行任務期間，團隊記錄了248個單一神經元的活動。其中58個神經元會隨烏鴉最終選擇的方向不同而以不同方式放電。隨著證據累積，這些神經元的活動逐步上升，並隨移動訊號的清晰程度而變化；正當鳥兒決定啄擊時，活動會匯聚至共同的水平。

同一套規則，兩倍速度

這種持續上升的模式，就是神經科學家所稱的「決策變量」：對證據進行持續累計，直到跨越某個閾值。由邁克爾・沙德倫（Michael Shadlen）與威廉・紐瑟姆（William Newsome）主導的實驗，使這個概念在恆河猴的頂葉皮質研究中廣為人知；同樣的隨機點陣任務，此後也成為人類實驗的常用方法。

鳥類與哺乳類在3億多年前便走上不同的演化道路。哺乳類的大腦皮質由層層細胞堆疊而成，鳥類的對應組織則由緊密的細胞群集構成，完全沒有分層。尼德爾的團隊發現，鳥類版本進行的是同一種運算。「這些發現顯示，鳥類大腦中的神經元動態，與既有的人類及非人類靈長類決策模型一致。」尼德爾說。

演化似乎兩度找到了相同的解方。「更重大的意義是，大腦不需要哺乳類新皮質，也能進行複雜運算。」尼德爾告訴 Live Science。

最引人注目的是時間分配。在靈長類中，困難版本的光點任務可讓決策時間延長數百毫秒。烏鴉在最容易試驗中的反應時間約為220毫秒，在最困難的試驗中則為254毫秒，差距僅34毫秒。尼德爾認為，鳥類仍在累積證據，因為光點的漂移是牠們唯一可用的線索；但每一個步驟都運作得如此迅速，以至於速度放慢的現象幾乎消失。

為何鳥類大腦運作更快

團隊無法把這種速度歸因於單一過程。尼德爾懷疑，這是從對運動敏感的鳥類視覺到運動反應之間，一連串微小優勢所造成，並指出兩項生理特徵。

第一項是體積。飛行對重量設下嚴格限制，因此鳥類將大量極小的神經元塞進小型大腦中，而在神經元之間傳遞訊號的纖維也很短。「長線路需要時間，短線路讓一切加速。」尼德爾說。期刊 PNAS 先前的一項研究發現，鳴禽與鸚鵡的大腦，每克所含神經元遠多於靈長類大腦。

第二項是體溫。人體體溫約為攝氏36.6度，鳥類則維持在攝氏41度甚至42度；較溫暖的組織會加快神經系統的化學作用。「每一個離子通道的開啟與關閉都會更快。每一種傳遞物質穿越突觸間隙也會更快。」尼德爾說。

在大學發布的公告中，他將這項優勢與鳥類的生活方式連結起來。「鳥類依賴視覺，在飛行中進行精準而快速的操控，並在覓食時引導牠們的喙對準物體。」他說。

這項研究尚未釐清之處

這項研究僅以兩隻鳥為基礎。樣本數很小，儘管尼德爾指出，對於結合行為研究與單一神經元記錄的猴子實驗而言，這是標準數量。

這些烏鴉並未在同一座實驗室中，與猴子或人類並排接受測試。比較依據的是已發表的靈長類研究，所使用的任務版本高度相符，因此設備、反應方式及訓練上的細微差異，都可能改變兩者間的差距。啄擊與眼球運動是不同的動作，而研究人員計算烏鴉時間的起點，是牠們頭部的第一次移動。

這些數字也只屬於這項任務。光點測試要求大腦等待移動訊號顯現，因此烏鴉的235毫秒與靈長類超過400毫秒，並不是兩者思考速度的普遍極限。

接著還有一個問題：這是鳥類的特質，還是烏鴉的特質？鴉科鳥類屬於最聰明的鳥類之一，尼德爾也承認，若要訓練較不聰明的物種完成同一任務將很困難。「許多其他鳥類的問題在於，牠們不像鴉科鳥類和烏鴉那麼聰明；而要訓練牠完成這項特定任務，你需要一隻聰明的鳥。」他說。目前，沒有人能斷言鴿子是否也能如此迅速。

關於烏鴉如何思考的常見問題

烏鴉能多快作出決定？

在這項實驗中，小嘴烏鴉判斷一團移動光點的主要方向，並平均在約235毫秒內開始作出反應。猴子在條件相符的任務版本中，則約需410至600毫秒。

烏鴉比猴子聰明嗎？

這項研究測量的是單一視覺任務的速度，而非整體智力。烏鴉在準確度上與靈長類相當，並在時間上勝過牠們。鴉科鳥類經常被稱為「有羽毛的猿類」，因為牠們解決問題的能力可與靈長類匹敵；但單一測驗中的快速答案，並不能為整個物種排定高下。

鳥類有大腦皮質嗎？

沒有分層式的。鳥類缺乏哺乳類六層的新皮質，但稱為 nidopallium caudolaterale 的區域，其作用類似靈長類的前額葉皮質，只是神經元排列成群集而非片狀層次。

鳥類大腦為何如此快速？

尼德爾指出，細小而緊密排列、連結距離短的神經元，以及比人類高出數度的體溫，會加快每一道神經訊號的化學作用。這項研究並未直接檢驗這些解釋。

下一步是什麼

施密德鮑爾與尼德爾在2026年10月22日於《Science》第394卷發表這項研究。尼德爾表示，仍需進一步研究，才能確定究竟是哪些機制賦予鳥類這種時間上的優勢。他不希望將哺乳類大腦視為智慧的藍圖，而是希望藉由比較不同物種，找出所有大腦共有的運算，以及哪些屬於局部適應；而一隻大腦僅核桃大小的鳥，剛剛證明了這種比較為何值得進行。

參考文獻：Schmidbauer P, Nieder A, “Ultrarapid decision-making in an avian brain,” Science 394, 445-449, 2026. DOI: 10.1126/science.aed6459

標籤: 烏鴉, 神經科學, Andreas Nieder, Corvus corone, University of Tübingen, 動物認知