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为探究非人类动物辨别复杂气味刺激的能力，研究人员训练大鼠辨别葡萄酒品种，发现大鼠可成功区分并泛化，表明其具备复杂嗅觉辨别能力。
在奇妙的动物世界里，嗅觉是许多生物感知周围环境的重要 “武器”。哺乳动物中，有的拥有超灵敏的嗅觉，比如狗，常常被训练用于追踪、安检等工作；而人类作为灵长类动物，虽然嗅觉受体基因数量比大多数哺乳动物少，但在一些复杂的嗅觉任务中，比如品酒，却有着独特的表现。一直以来，人们好奇，人类在品酒这类复杂嗅觉任务中的优势，到底是源于语言和认知能力，还是单纯的嗅觉辨别能力？而且，非人类动物能否辨别像葡萄酒这种成分复杂、涉及多种感知维度的气味刺激？这些问题吸引着众多科研人员不断探索。
为了揭开这些谜团，来自意大利特伦托大学（University of Trento）的 Elisa Frasnelli、英国林肯大学（University of Lincoln）的 Benedict D. Chivers、英国伦敦大学（University of London）的 Barry C. Smith 以及奥地利维也纳大学（University of Vienna）的 W. Tecumseh Fitch 等研究人员展开了一项有趣的研究。他们的研究成果发表在《Animal Cognition》杂志上，为我们理解动物的嗅觉能力带来了新的视角。
研究人员采用了行为实验的方法。实验对象是从宠物店购买的未阉割成年雄性大鼠。这些大鼠之前参与过用简单气味（爆炸物）进行的实验，在本次实验开始前 2 个月已经结束，所以它们对嗅觉辨别任务和实验装置并不陌生。实验装置主要包括 8 个模块化测试箱（operant boxes），每个测试箱都放置在定制的橱柜中，配备有空气抽取系统和定制的气味输送系统。气味输送系统由转盘、杠杆臂和带有 8 个气味隔间的旋转木马组成，实验时，旋转木马会旋转，将不同的气味呈现给大鼠。
实验过程分为重新训练和正式实验两部分。重新训练阶段，研究人员使用草莓提取物和焦糖提取物，让大鼠熟悉实验流程和奖励机制。正式实验则聚焦于葡萄酒品种的辨别和泛化测试。研究人员选择了雷司令（Riesling）和长相思（Sauvignon Blanc）这两种在葡萄酒专业人士看来具有独特特征的白葡萄酒品种。训练时，大鼠被分为两组，一组以长相思葡萄酒作为奖励刺激（S +），另一组以雷司令葡萄酒作为奖励刺激（S +） ，相应的另一品种葡萄酒作为无奖励刺激（S -）。训练过程中，每次会呈现一种气味，大鼠需要进行鼻戳动作，之后会出现杠杆，按压杠杆的正确反应（对 S + 刺激按压杠杆）能获得糖丸奖励，错误反应（对 S - 刺激按压杠杆）则会有不同的反馈，比如超时信号。当大鼠在连续 3 次训练中达到真阳性（TP）>80% 且假阳性（FP）<20% 的标准时，就进入测试阶段。测试阶段，研究人员使用新的葡萄酒进行测试，这些新葡萄酒既有与训练时相同品种的，也有不同品种的，观察大鼠对新葡萄酒的反应，以此来判断它们是否能将训练中获得的辨别能力泛化到新的葡萄酒上。
研究结果令人惊讶。重新训练阶段，12 只大鼠中有 11 只通过了标准，随后进入葡萄酒训练阶段。最终，共有 9 只大鼠达到葡萄酒训练标准并进入实验测试阶段。在泛化测试中，非参数威尔科克森配对符号秩检验（Wilcoxon matched-pairs signed-ranks test）表明，大鼠更倾向于对与之前奖励品种相同的新葡萄酒按压杠杆，广义线性混合模型（GLMM）分析也显示，大鼠对新的 S + 刺激的反应显著高于新的 S - 刺激。这意味着，大鼠成功地将对训练葡萄酒品种的辨别能力泛化到了新的葡萄酒上。不过，与熟悉的训练葡萄酒相比，大鼠对新葡萄酒的正确反应率明显较低，存在泛化减退现象。进一步分析发现，大多数大鼠在测试阶段能够成功辨别新葡萄酒，但也存在个体差异。部分大鼠对新葡萄酒的反应策略不同，有的很少按压杠杆，有的则几乎对所有新呈现的葡萄酒都按压杠杆，但总体上它们对自己训练的 S + 品种的新葡萄酒按压频率更高。然而，有一瓶来自澳大利亚的 “Gun Metal” 雷司令葡萄酒（编号 6）是个例外，大鼠难以将它与长相思葡萄酒区分开来。
综合来看，这项研究表明大鼠在经过训练后，能够区分不同品种的葡萄酒，并将这种辨别能力泛化到新的葡萄酒上。这说明非人类哺乳动物具备辨别复杂气味类别的能力，挑战了传统观点中认为语言是概念化的必要条件，非语言物种缺乏概念能力的认知。同时，研究结果也暗示，在葡萄酒品鉴中，语言或许并非像人们想象的那样起着核心作用，甚至在人类品酒过程中，语言的作用也有待重新审视。此外，研究还发现大鼠的训练方式会影响其泛化表现，多种目标刺激混合训练的方式有助于提高嗅觉泛化能力。不过，该研究也存在一些局限性，比如样本数量较小，研究结果能否推广到其他葡萄酒品种、雌性大鼠以及大鼠和人类在辨别葡萄酒时使用的气味特征是否相似等问题，都有待进一步研究。但无论如何，这项研究为后续关于动物嗅觉能力、嗅觉感知机制以及跨物种嗅觉比较等方面的研究开辟了新的方向，让我们对动物和人类的嗅觉世界有了更深入的思考。
