斑胸草雀在学习“陷阱-间隙”问题时不存在性别差异

《Ecology and Evolution》：No Sex-Differences in Learning Trap-Gap Problems in Zebra Finches

研究斑胸草雀性别在物理认知任务中的差异，采用陷阱-缺口任务测试屏障和托盘任务，发现雄雌性在任务掌握时间和错误率上无显著差异。讨论指出，雄性筑巢行为与认知任务设计的参考框架（egocentric vs allocentric）不匹配，导致未观察到性别差异，强调任务生态相关性和设计的重要性。

　　研究揭示了在认知能力方面，性别差异并不总是与行为角色相对应，这为比较认知研究提供了新的视角。以斑马雀（*Taeniopygia guttata*）为例，雄性在巢穴建造中承担主要任务，因此传统上人们认为它们可能在物理认知方面表现更优。然而，最新的实验结果却表明，雄性和雌性在完成特定任务时并无显著差异，这一发现挑战了以往的假设。

斑马雀的巢穴建造行为是研究动物认知的一个重要模型。雄性负责选择和放置巢材，而雌性则更多地参与巢穴结构的维护，例如将材料推入或拒绝某些材料。虽然雌性不直接参与材料的选取和运输，但它们在巢穴建造过程中仍然与雄性有互动。这种互动可能对雌性的认知能力产生一定的影响，尽管目前的实验并未发现显著的性别差异。这表明，虽然雄性在行为上承担更多责任，但雌性可能也具备一定的物理认知能力，尤其是在材料属性和结构上的理解。

实验采用了一种名为“陷阱-间隙任务”（trap-gap task）的测试方法，这是一种基于形状-框架匹配（shape-frame matching）的修改版任务，用于评估动物如何理解物体与孔洞之间的关系。在该任务中，鸟类需要将装有食物的托盘通过障碍物之间的间隙拉出。实验分为两个阶段：一部分鸟类首先接受“障碍物辨别任务”（barrier discrimination task），即选择适合托盘通过的间隙尺寸；另一部分则先接受“托盘辨别任务”（tray discrimination task），即选择合适尺寸的托盘通过固定尺寸的间隙。随后，鸟类被转移到另一个任务，称为“转移测试”（transfer test），以评估它们是否学会了物体与间隙之间的相对关系。

实验结果表明，无论是雄性还是雌性，完成学习标准所需的试验次数以及在转移测试中的错误数量均无显著差异。这一结果与之前的假设相矛盾，即雄性因在巢穴建造中的角色而应表现出更强的物理认知能力。进一步分析发现，鸟类在障碍物辨别任务和托盘辨别任务中学习的难度不同，障碍物辨别任务相对更难。在转移测试中，鸟类的表现处于随机水平，这表明它们可能并未真正理解物体与间隙之间的关系，而是依赖于绝对的线索进行选择。这一现象可能与任务中所使用的参考框架有关，例如，巢穴建造依赖于以身体为中心的“自我参照框架”（egocentric frame of reference），而陷阱-间隙任务则使用以物体为中心的“外部参照框架”（allocentric frame of reference）。

研究还发现，虽然雌性在实验中出现更多的“无效试验”（null trials），即未做出选择的情况，但整体无效试验的比例仍然较低，仅占2%。这一现象可能反映了雌性在任务中的参与度与雄性存在差异，但并不能作为显著的性别认知差异的证据。此外，实验还比较了年龄对学习表现的影响，发现鸟类在不同任务中的学习速度与年龄相关性不强，反而更依赖于初始任务类型作为预测因素。这一结果表明，即使在具有不同行为角色的物种中，性别差异在认知能力上可能并不明显。

进一步的分析指出，任务设计在比较认知研究中起着关键作用。如果任务与动物的自然行为或生态需求高度相关，那么性别差异可能更容易显现。然而，陷阱-间隙任务与斑马雀的巢穴建造行为之间的匹配度不高，导致性别差异未能被检测到。相反，如果任务能够更准确地反映动物在自然环境中的行为模式，例如，采用与巢穴建造更为相关的实验设计，可能会更有效地揭示性别差异。

此外，实验还涉及对其他物种的研究，例如鹦鹉和章鱼等。这些研究也发现，性别差异在认知能力上并不总是与行为角色一致。例如，雄性蜂鸟（*Bombus* spp.）主要为自己觅食，而雌性则同时为自身和群体觅食，但这些行为并未导致明显的认知差异。类似地，雄性章鱼（*Sepia officinalis*）在求偶竞争中可能需要更大的活动范围和更强的空间认知能力，但实验并未发现它们在空间学习上的显著优势。这些发现表明，性别差异在认知能力上可能并不总是与行为角色直接相关，即使这些行为受到不同的自然选择压力。

研究还强调了认知任务中参考框架的重要性。在斑马雀的巢穴建造过程中，雄性使用自我参照框架，即以自身身体为基准来判断材料是否适合通过巢穴入口。然而，在陷阱-间隙任务中，鸟类需要以物体为中心来判断材料与间隙之间的关系，这可能影响了它们的学习方式和表现。这一发现提示，不同的参考框架可能导致不同的认知策略，从而掩盖或影响性别差异的检测。

研究还探讨了性别在社会行为中的潜在作用。例如，雌性可能通过观察和反馈来影响雄性在巢穴建造中的决策，这可能涉及对材料属性的理解和学习。虽然目前的实验未能明确证实这一点，但未来的研究可以进一步探索这一可能性。此外，研究还提到，不同 Estrildid 类群中的求偶行为可能对性别认知产生影响。例如，某些种类的雄性偏好较长的材料用于求偶展示，而雌性也可能具备对材料长度的辨别能力。这一现象表明，性别在材料属性上的敏感性可能是一个被广泛保留的特征。

总体而言，这项研究揭示了性别差异在认知能力上的复杂性，强调了任务设计和生态相关性在比较认知研究中的重要性。尽管雄性在巢穴建造中承担主要角色，但它们在陷阱-间隙任务中的表现并未显示出显著优势。这一结果提示，认知能力的发展可能受到多种因素的影响，包括任务的参考框架、环境因素以及社会互动等。未来的研究需要更细致地设计实验，以更准确地反映动物的自然行为，从而更好地揭示性别差异在认知能力上的潜在表现。