同種類的動物互相是怎樣辨識的呢?是靠面部的不同嗎?

我們看某一種動物,覺得都長得一樣,比如這隻鹿和那隻鹿不知道怎麼區分。那同種類的動物互相是怎樣辨識的呢?是靠面部的不同嗎?

我想人腦對人的面部識別應該有特別的機制,所以更容易,但對其他動物則沒有。其他動物是不是也和人一樣,對同種類動物的面部有更強的識別能力?但我又覺得人和大猩猩等靈長類的面部更複雜,其它的動物面部很簡單,真的可以區分嗎?

另外,從小看得久是不是也是一個因素,比如很多上了年紀的人會覺得很多外國人都長一個樣,很難分出這個電影的男主角和另一個電影的男主角是不同的兩個人。還比如同卵雙胞胎,他們家裡人似乎可以分辨,但外人則覺得長得一模一樣。

求解惑。


呃,這個問題集合裡面子問題很多。。。

1. 動物之間的個體識別,不一定靠視覺。嗅覺、味覺、觸覺、聽覺都有可能。人是視覺動物,所以可能感覺視覺比較靠譜。但實際上大多數動物可能都並非靠視覺識別種內差異的:首先不一定具有這麼良好的視覺,其次不一定視覺圖案有足夠的區分度,第三,就算它能識別不同的視覺圖案,能認識是一回事,真正在生活中使用它又是一回事(。。。)。比如,很多動物都是晚上活動的。。。又比如,很多動物並不需要區分個體,只要大概知道對方是不是自己同一種類就可以了。

2. 使用視覺來識別種內個體有三個要點,上面都寫到了。其實符合前兩點的動物應該還是不少的,比如大多數鳥都是超級視覺動物,而且長得很有區分度。 @demomo 舉的例子是說蜜蜂可以認識人臉。實際上,蜜蜂是一種很神異的動物。。。它可以認識各種各樣的抽象幾何圖案,而且還能識別一定的邏輯規則。如果有個蜜蜂被訓練成識別垂直的條紋圖案,那無論這個條紋是什麼顏色的,怎麼重複的,寬窄不一樣,它都能識別。。。而且它還能學會一些簡單的遊戲規則。具體可以參考Zhang SW的一些工作,比如這個:http://www.nature.com/nature/journal/v410/n6831/pdf/410930a0.pdf ,以及這個:http://rstb.royalsocietypublishing.org/content/343/1304/199.full.pdf。所以,它識別人臉很不奇怪的,因為人臉具有很高的信息量,簡單地說就是視覺區分度很高。不過這就掉到了前述第三點,能認識是一回事,真正在生活中使用它又是一回事(。。。)。已知的使用視覺來辨認種內個體的動物有一種胡蜂 (http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/269/1499/1423.full.pdf,這個實驗非常坑蜂,很搞笑,你看了就明白了),還有一種小龍蝦(http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0004263,不過這個實驗很差),都是節肢動物。至於別的動物,我不太清楚。不過既然節肢動物這麼簡單的腦子都可以做這種任務,更大一點的腦子想必是有能力做的,只是它不一定用而已。

3. 像老鼠這樣的動物一般是不使用視覺的,所謂鼠目寸光,它真的就只能看到鼻尖前面一點點,遠了就散光了。很多人覺得老鼠是用化學感(嗅或者味)覺的。化學感覺的問題主要在於刺激變化比較小,比如一個老鼠總是很難創新性地合成新的氣味分子的,只能是他娘遺傳下來的,所以鼠親戚們聞起來估計都差不多。這個感覺用來區分親疏還湊合,用來區分個體就有點困難。不過,困難也不一定不能做:有一類實驗是把一個老鼠不停地放到另外一個老鼠的籠子里。一開始那個地主老鼠還很有興趣的去聞聞新來的,後面幾次它聞聞就放棄了,覺得以前見過這傢伙。要是這外來的老鼠給閹割過,然後每次身上被塗上不同老鼠的尿,別的老鼠就會以為每次都是一個新的老鼠。

4. 不過這就回到了第三點,為什麼老鼠要區分個體。。。有一些與此相關的詭異的行為,比如Bruce Effect,就是一個母老鼠,本來已經交配過懷孕上了,然後「見」(聞)到一隻新的公鼠,見異思遷,這時她就會主動流產(。。。)。好像這個行為並不區分公老鼠的肌肉強弱、外貌美醜,所以也不知道她圖個啥。不過,老鼠能用嗅覺來識別個體是比較肯定的。

5. 鹿之類的不是很清楚。這種跑得快的動物大概都是視覺動物,不然會撞樹的(不要和我討論兔子,我真不知道它會不會撞樹。。。)。鹿會叫,而且有很多人專業做這個,認為鹿鳴具有很高的區分度(http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=onlineaid=41069)。實際上,老鼠也會叫,你把老鼠叫聲錄下來,拉慢兩個log來播放,和鳥叫聽起來一模一樣,婉轉動聽(。。。),不過老鼠用聽覺區分個體的概率比較小。所以,這都不一定。。。

6. 實際上,有一個很容易做的指標,就是某個動物腦子裡面如果專門有一塊地方特化出來處理種內的信息,那這個類別的感覺信息被用來區分個體就很有可能了。猴子腦子裡面專門有個腦區(http://www.sciencemag.org/content/311/5761/670.short)處理面孔信息,裡面每個細胞都對面孔特徵的組合有反應,比如有的細胞只要圖案上有眉毛有眼睛就反應了,有的需要有眼睛有鼻子,有的需要有嘴巴有頭髮,總之沒有一個需要整塊臉的(http://www.nature.com/neuro/journal/vaop/ncurrent/full/nn.2363.html)。這也可以解釋一些搞笑的現象,比如QQ表情圖標(那種圓形的,黃色的,你懂的)就沒有一個是完整的臉,但是人還是會認出來那是臉,而且還能給它們「賦予」不同的表情。這個腦區裡面每個細胞,實際上都表徵了一個「面孔特徵向量」,它們一起就組成了一個線性空間。

7. 前面說的那個空間的輸出暫時不知道在哪裡,不過有一些證據,因為STS下面投到是MT/IT之類的腦區,這些腦區上面有所謂的祖母細胞(http://papers.klab.caltech.edu/175/1/519.pdf)。這些細胞會對某個人的個體特徵有反應,不管這是從什麼角度、什麼方向拍攝的,就算是個漫畫的他也能認出來,甚至這個人的名字出現在屏幕上他也會有反應。這裡面涉及到面孔識別的時候肯定要用到前面所說的特徵組合來構造一些不變數。

8. 從這個角度出發,就可以解釋你所說的最後一個問題,就是後天環境對這種面孔識別能力的影響。區分能力是學出來的,外國人和中國人的面孔肯定有不同的區分函數,完全沒學過的話區分不出來也是很正常的,因為特徵向量選錯了。。。


厄,這個問題太有難度了。。。我只能稍微說一下研究方法,具體到每種動物我不敢給個survey說每種動物究竟是不是靠臉孔識別同類的。

先說脊椎動物:
@陳晨 說的是一般意義上的人臉識別甚至物體識別的過程。但是即便是脊椎動物,也有很多物種的視覺系統非常不發達。比如大鼠、小鼠的視覺系統就非常不發達(皮層無褶皺,神經元分層也比靈長類少。視覺皮層佔得比例非常小。但相比來說嗅覺比人類則發達得多)。可以肯定地說大鼠小鼠肯定沒法靠視覺來識別對方。類似地可以推斷兔子的視覺系統應該也不足以支撐高級的識別功能。(吃過一次兔子頭,根據大腦形狀和分區推知……)

獼猴肯定有臉孔識別功能——不光是同類,甚至連常見的人的臉都能認識。

但是樓主提問帶來的另一個問題是,即便某些動物有面孔識別的能力,它是否主要依賴這種能力?但是我知道一個罕見的例子——有一隻獼猴具有面容失認症(無法識別不同人和獼猴的面孔照片)。但是在飼養過程中,這傢伙依然能認得出負責它的飼養員。而對於其他人它也不需要具體區分誰是老闆誰是博士後誰是博士生,一旦見到人只需要賣萌要吃的就好。。。所以從行為上,我們真的很難回答是否需要識別識別的關鍵信息來自何處這兩個問題。至於貓貓狗狗等寵物,可能大家更關心,但因為離我專業比較遠,我沒聽說過在貓皮層上做臉孔識別的研究。

至於無脊椎動物,本來我以為昆蟲或者節肢動物主要靠外激素傳遞信息,沒有人臉識別能力,但是@demomo同學剛剛的答案顛覆了我的人生觀。。。

其實我覺得比較有討論價值的大概只有章魚,可惜我對章魚的研究僅限於如何吃。。。


這裡有多個問題,一個一個來說吧。首先,不同動物識別同類的方式肯定是多樣的。每種動物的神經系統都不同,感覺系統的靈敏程度也不同,如以人和非人靈長類為例主要依賴視覺的動物,識別同類也以視覺方式為主,如大鼠小鼠為例的嚙齒類動物嗅球比較發達,則它們主要依賴嗅覺來識別同類,而聽覺發達的動物則是用聽覺的方式。

其次,高等動物的面部識別(face recognition)可以看做是一類特殊的物體識別(object recognition)。面部識別的機制目前遠沒有研究清楚。不過比較肯定的是在人和其他靈長類動物的大腦里有一些特殊的腦區參與面部識別的過程。比如人腦的顳葉(temporal lobe)的梭狀回(fusiform gyrus),這個區域也叫fusiform face area,簡稱FFA。另一個區域是杏仁核(amygdala)。一個比較新的研究報道,人的杏仁核存在大量對面部反應的神經元。既有對完整面部反應的神經元,也有對部分面部特徵(比如眼和嘴)反應的神經元。更有一些實驗表明,人腦內存在對某一特殊面孔反應的神經元。但這樣的結果似乎會帶來一些問題。假設一個神經元只對某一特定面孔反應,那麼在日常生活中見到如此多的面孔,那需要數量巨大的神經元來對不同面孔做出反應。這樣海量的神經元有悖事實。所以更可能的情況是整個視覺系統將視覺信息層層篩選鑒別,這些信息傳遞到杏仁核和梭狀回的神經元並對一類面部特徵做出反應。比如相似的眼睛,相似的嘴。這可能也是感覺不同的人長得像的原因。

第三個問題,在出生前,我們沒有對面孔的先期經驗,如何通過後天的經驗來辨別不同的面部。這個問題我覺得陳晨的第一段解釋的比較清楚。這是一個學習記憶的過程。反覆看一個面孔就會加強神經元對這個面孔的識別能力,對少見的面孔反應就弱或反應的神經元就少。隨著出生後每天的經驗的累積,大腦內對包括面孔在內的一切視覺信息的可塑性在不斷的調整,從而保證個體能夠適應比較穩定的環境內的物體及面孔。

最後,關於面孔識別的問題還遠沒有到完全解決的那一步。目前在認知科學領域,研究面孔識別主要依靠無創的功能磁共振技術,有創的電生理記錄技術來研究人和靈長類動物(對人的有創的電生理記錄方法主要對象是由需要做神經外科手術的病人完成)。


補充一下@filestorm的答案~之前看過一篇文章是說用蜜蜂做行為實驗,結果發現蜜蜂可以識別人臉(戳這裡http://jeb.biologists.org/content/208/24/4709.short)而且實驗結果還顯示
蜜蜂上也出現了「人臉倒置識別效應」(在EEG實驗上發現的腦電現象,具體表現為當人看到倒置的人臉刺激時,表現出的認知破壞比其他一般的倒置物體要嚴重,被認為是人臉作為人進化過程的重要特殊刺激而進化出特殊的神經迴路的重要電生理證據),雖然我要忍不住吐槽一下這個實驗設計並不能證明蜜蜂對「人臉」的識別,但是至少說明蜜蜂是可以通過視覺刺激來識別configural stimulus 非常細微的差別,也就是說在無脊椎動物上面,視覺還是起著非常重要的識別作用的。。。

貌似後來又有人做了蜜蜂識別蜜蜂臉的實驗,結論是蜜蜂也可以識別蜜蜂臉~神奇的蜜蜂……

說到昆蟲的神經生物學研究還要提一下果蠅了~果蠅的視覺實驗做的人很多,但是不知道有沒有做果蠅的社會性視覺識別的~~~

最後說一點,對於低等的昆蟲一直到高等的脊椎動物如大鼠小鼠,嗅覺信息和觸覺信息都起非常關鍵的作用(嗅覺皮層和觸覺皮層比視皮層大很多),但是對於觸覺和嗅覺是否能承擔類似於個體面孔識別這樣大的信息量還是比較懷疑的,因為就現在已有的證據來看,嗅覺信息是作為非常寬泛的行為信號在使用(比如對食物的感知,求偶,哺乳等等)~~所以有理由推測即使在很低等的無脊椎動物中,視覺也起比較重要的識別作用~


大問題。我知道的兩個小例子。

倉鼠認識男女完全靠嗅覺。大猩猩識別對方靠鼻子周遭形狀


人的神經系統,用一組神經元記錄一張臉,每次看到這張臉,神經元之間發生競爭,每個神經元隨著競爭被激發或抑制,看的越多這組神經元所存儲的信息就越趨近於這張臉的樣子,這是學習過程。
當你看到某一張臉,所存儲的信息與其最接近的那組神經元會競爭獲勝,這是辨識過程。

如果沒有和你熟識的某個外國人,說明你只是瀏覽過許多不同外國人,則你對外國人的共同特徵學習的比較多,而對某一個外國人的個別特徵學習不夠,所以你對某一個外國人的辨識能力不強。

動物神經系統和人一樣,只是神經元數量和廣泛連接的強度不同。

之所以我們更善於辨識人臉,是因為在我們容易分辨的尺度上,臉部所存儲的信息比身材多一些。


靠感覺,但有時候會錯覺。
看面部哈哈哈。。太不靠譜你也,我敢說多數動物到死都不知道自己長啥樣。你又沒給人家發鏡子/白眼。面部識別同類實在太為難是吧。
看到這種標題,根本沒法嚴肅回答..哈哈


大多數動物都不是靠視覺互相識別的,更多是靠著諸如氣味或觸覺等方法來辨別同類的,因為很多動物視力並不是非常好,做不到依靠視覺辨別同類。


別的我不知道,狗一般都是靠聞菊花識別的 。


我也曾經思考過這個問題,我覺得這個問題要分幾方面來討論。
首先是哺乳動物,也就是題主所說的長頸鹿之類的,這種哺乳動物,和人類差不多,人類通過臉識別不同個體,是因為人平時只露臉,不易露其他部位,平時人家觀察到的其他個體,也就習慣性是臉。哺乳動物,也主要是通過,身材,面部,發音,氣味等平時經常接觸到的東西區分個體。就好像經常玩Dota的玩家,能通過英雄的外形,他的某一句話,他的施法動作,甚至走路姿勢,抬手動作來迅速認清是哪個英雄。然而當Dota玩家剛玩Dota2時,他也分不清,果斷時間便能分清了。所以,哺乳動物,是通過經常和同類交流,相處,觀察,習慣性自然地區分不同個體。
之後是冷血動物(我自己分的冷血動物,不知道是不是分的對不對),包括,魚類,兩棲類,爬行類。這些動物比較傻,主要憑藉看的話。已經遠遠不夠了,而且這些動物與同類交流也少,他們不需要知道具體誰是誰只需要知道誰們是我的同類,和誰在一起能保護我自己,他們就憑藉看,大題分清同類,氣味,能分清地盤即可,他們的任務是覓食,配偶,繁殖。。。應該還有些其他輸入輸出設備能輔助他們分清同類等。當然,如果是朝夕相處孩她媽還是能分清的,怎麼說氣味,相貌的具體細節也習慣了(這裡注意,是習慣,潛意識的,不是認識,因為他們智商不夠)
再之後就是鳥類了吧。鳥類的話,應該很簡單就能相互辨別吧,怎麼說好多鳥是通過長的好看不好看,唱歌好不好聽,來求偶的,也是類似哺乳動物一樣,主要通過看,聽,其次是聞等來區分的。去鳥市稍微觀察一下就知道同一品種的鳥,這隻與另一隻的區別,更別說朝夕相處的孩子和孩她媽了。
最後就是昆蟲了。昆蟲的話,貌似應該分自己過日子的和大家一起過日子的。其實不用,因為他們智商底,分不清誰是誰,只知道哪自己地盤,誰是同類,誰負責生孩子,產蜂蜜,找吃的,保衛家園等。具體誰幹什麼,出生的時候就分出來了,通過氣味,長期分工等。昆蟲類就不討論了,他們分不清誰是誰,想知道具體的怎麼分清分工的,問高中生物老師去。
其他還有什麼動物,請補充。寫的不好,純個人思考結果,請盡情批評,你說的對我就聽著,權當學習了。


聽說過豬的人工采精嘛


Wing的回答較為專業全面~作為一個一直想做comparative psy的煙酒僧弱弱的來補充一點兒。。。
首先樓主的問題包含了個體識別和面孔識別兩塊,面孔識別是心理學做的非常多的領域,wing提到了一些,在人類研究中一般認為存在特定的處理腦區(e.g. 人類的FFA),但也存在一些先天和後天的爭論,讓小孩看lemur的圖像也可以形成很好的面孔識別能力,以wing答案末尾所言大概就是一種辨別器的形成和訓練;認為存在種族效應,同族識別好異族識別不易。。。不贅。
想補充的一點是關於個體識別的。事實上動物的個體識別涉及一個非常重要的「概念」——概念加引號是因為概念這個概念是比較/演化/發展心理學中非常重要但又十分玄妙的一個概念(大霧望天= =),通俗而言一旦上升到概念的高度就意味著一種抽象的、脫離了個別感覺通道的高級表徵。個體識別所涉及的「概念」在一些文獻中被稱作「agent"(原諒我不曉得該怎麼翻&>_&<)。從哺乳類尤其是靈長類的研究而言,許多研究都傾向於支持存在這樣一種概念——如上所述,個體識別不能簡化為對單一感覺的加工,一隻動物(狒狒,e.g. Cheney Seyfarth, 2007,或者松鼠猴,Adachi Fujita, 2007,馬,Proops, McComb, Reby, 2008)會將同族個體的聲音和面孔聯繫起來,比如聽到幼崽/caregiver的聲音就會期望見到幼崽/caregiver。。。這些證據表明個體識別是一個多感覺通道的事兒,因此可能存在一個感覺之上的心理結構,比方說「concept of agent」。
當然也可以很單純的把這種cross-modal intergration解釋為巴普洛夫式的聯結啦,&>_&<,這種質疑總會有的,畢竟似乎是一種更簡單的解釋——但是在群居動物中其實存在個體概念可能是更省事兒,所以這兩種解釋似乎還有得吵。。。
So,看到之前回答側重於單一通道的感知覺加工,所以做了一點兒補充~個體識別是個很有意思的事兒,面孔識別也是個很有意思的事兒,(視覺)的模式識別也是個很有意思的事兒,科學真奇妙啊咩哈哈哈哈,本學渣吃飯去鳥。。。


簡言之,四個字:「熟能生巧!」


我不是專業這方面的哈。說的莫怪。動物同種類相互區分這個感覺還是跟人差不了太多。總結起來:利用自己特長。區分對方特點。這不是扯淡的回答莫噴。。不同種類動物感覺能力各有特點。從小就跟同類接觸多了也就形成各種條件反射。而區分同類只是條件反射一種。而且好多動物並無同種異體這個概念。他們只是對相關環境作出反應。區分同類。辨別利害關係。以及繁衍後代等等。這個感覺跟程序設計很像。某些關鍵詞(接觸多的特點)引起相關程序啟動(作出反應)。。。所以給你最後的答案挺簡單的:方式很多。面部特徵有時候也是。同一個體在不同情形下區分同種動物的方式也有不同。。。


我想說狗也會靠視覺識別熟人的,我家以前養了一條7年的狗,當時我在外地讀書,每次回家都會拖個行李箱,有次聽我隔壁的叔叔說,我家的狗有好幾次遠遠的看著有個人拖著行李箱就興沖沖的跑過去以為是我,準備來迎接,當走近了發現不是就悻悻而回,聽了樂死我了,後來被它被射毒鏢了,萬惡的盜狗團伙!


問香識人


其他動物還真不了解,人類這種動物,我很多時候是靠走路的姿勢辨別的。我堂哥,五六年沒見了,我遠遠的看見一眼就看出來是他了,當時看不見臉


記得以前看了個科普節目,讓不同年齡的人辨認人與人,猴子與猴子的差別,結果人與人的差別都認得出來,但大人認不出猴子與猴子的差別,而很小的孩子卻認得出來,這說明人其實是認得出來的,不過隨著年齡的變化,長時間不接觸猴子這種生物,人類分辨他們的能力消失了。。。希望能給樓主帶來幫主==


不同種生物對於同類的識別有著不同的方式,有視覺、觸覺、嗅覺等等,印象中貌似discovery有過相關的專題


如果從記憶-再認的角度來分析,識別就是學習-再認。

首先是對身邊的同類有一個記憶、一個印象,然後通過回憶辨別。印象是綜合的,面孔也好、氣味也好、聲音也好、觸感也好,都有。人也是,能夠通過聲音、身影、氣味來辨認出熟人。

依賴哪種或哪幾種感官來識別同伴,同該物種的感官靈敏性和其發出信息的方式有關。例如貓及其依賴視覺,而貓的臉也比較寬。

很多低等動物只能夠辨別出個體是不是同類,卻無法辨別出個體是同類中的哪一個。

氣味是哺乳動物分辨同類的主要依據,據報道,老鼠是通過尿液氣味分辨同類,很多哺乳動物都用尿液來劃分領地,但同時也依靠視覺識別,比如狗。

海豚和鳥類可以依靠聲音來同同類交流和分辨個體。


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