《Scientific Reports》：Orangutans and chimpanzees show evidence of inferring when a hidden breadstick is intact or broken
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研究人员为厘清非人灵长类动物是否能推断隐蔽工具的功能属性，设计了一项新颖的推理任务，简化了以往实验中需同时推理工具属性与奖赏位置的复杂设置。研究发现，在排除学习影响后，黑猩猩和红毛猩猩能够通过观察实验者对面包棒末端的操作，推断其完整或断裂的状态，为理解类人猿的因果推理认知能力提供了初步证据。
在探索动物认知边界的科学前沿，一个问题长期吸引着研究者：我们的近亲——非人灵长类动物，是否具备如同人类一般，进行因果推理的能力？具体而言，它们能否超越直接的感知，推断出隐藏物体的功能属性？过去的研究试图让黑猩猩等动物选择能够获取远处食物的工具，但结果模棱两可。一个核心的困境在于，动物们可能被两个并行的难题搞糊涂了：它们既要判断工具本身是否“好用”（功能属性），又要思考如何用这个工具去够到看不见的奖励。这种双重认知负荷使得科学家难以清晰辨别，动物做出的选择究竟是源于对工具属性的真正理解，还是仅仅通过试错或关联学习。为了拨开这层迷雾，来自《Scientific Reports》的一项研究独辟蹊径，设计了一个精巧的实验，试图在更纯粹的条件下，检验红毛猩猩和黑猩猩的推断能力。
研究团队的核心思路是“做减法”，他们将复杂的觅食场景简化为一个只关乎工具本身状态的单一推理问题。实验的主角是一种常见的零食——面包棒。研究人员设置了一个直白的选择：一边是完整的面包棒，可以全部吃掉；另一边是断裂的面包棒，只能吃到不到一半，有时甚至一点也吃不到。关键的设计在于，面包棒的中间部分被盖子遮住，隐藏了其完整或断裂的状态，只有两端露在外面。这样一来，摆在动物面前的两个选项看起来一模一样。然而，“破绽”就藏在其中。实验者会用手轻轻移动每根面包棒的一端。对于完整的面包棒，这一操作会导致另一端同步移动；而对于已经断裂的面包棒，未被触碰的另一端则会纹丝不动。动物若能通过观察这细微的动静差异，在脑海中构建出“同步移动意味着内部相连、完整无损”的因果逻辑，就能推断出哪个面包棒是完好的，从而做出明智的选择。
初步的实验结果却出乎意料地“低调”。在首轮测试中，12只受试的猩猩和黑猩猩里，仅有一只个体选择完整面包棒的次数显著高于随机猜测。这似乎暗示着这种推断能力并非普遍存在。但研究团队没有就此止步，他们进行了一系列后续实验，探究是否可以通过调整实验程序来“唤醒”或更好地测量动物的这种能力。这些调整包括改变奖励的可见度、调整面包棒的摆放方式等。在一些修改后的实验设置中，成功表现出推断能力的个体数量有所增加。然而，一个新的疑问随之产生：动物们的成功表现，究竟是源于真正的因果推理，还是在多次测试中逐渐“学会”了某种表面的关联规则（比如“选择实验者动过某端后，另一端也动了的那个”）？
为了回答这个至关重要的疑问，研究人员祭出了“迁移测试”这一利器。他们为动物们准备了全新类型的面包棒配置，这些配置在视觉外观或运动模式上与训练测试阶段遇到的截然不同。如果动物只是死记硬背了之前的规则，那么面对全新的情境，它们的表现应该会下跌。然而，结果显示，大多数受试个体成功通过了这些迁移测试。这一发现强烈暗示，红毛猩猩和黑猩猩并非仅仅依赖于简单的联想学习，而是展现出了一种更具灵活性的能力——它们能够将“部件运动关联性暗示整体结构完整性”这一核心原理推广到新的情境中。因此，这项研究得出结论：猩猩和黑猩猩在此项任务中，展示出了能够推断面包棒完整与断裂属性的证据。这为理解非人灵长类，特别是类人猿的认知机制提供了重要线索，表明它们或许具备在有限但关键的层面进行基于隐藏属性的因果推断的认知基础，这对于探讨人类复杂推理能力的进化起源具有深远意义。
为开展此项研究，研究人员主要运用了以下关键技术方法：研究对象为圈养的黑猩猩(Pan troglodytes)和红毛猩猩(Pongo spp.)。核心实验范式为一项新颖的工具属性推断行为学任务，通过让受试者在视觉遮蔽条件下观察实验者对面包棒末端的操作（移动一端），来推断其隐藏的完整或断裂状态。数据分析主要依赖于对受试者选择完整面包棒频次的统计检验，以判断其表现是否显著高于随机水平。为区分学习与推理，研究关键性地采用了迁移测试，即引入在物理配置上与训练阶段不同的新型面包棒来评估能力的泛化性。
研究结果
主要实验任务表现
在初始的推断任务中，受试者需要在两个中间被遮盖的面包棒之间做出选择，它们仅能通过观察实验者移动每根面包棒一端时另一端的反应（同步运动或静止）来推断其完整性。对12只受试个体的选择数据进行分析，发现仅有一只红毛猩猩选择完整面包棒的频率显著高于随机概率。这表明在基础测试设置下，成功展现出明确推断证据的个体比例很低。
后续实验程序调整的影响
为了探究是否实验程序影响了表现，研究人员进行了一系列修改实验，包括：“完整-可见”条件（完整面包棒整体可见，断裂面包棒部分可见）、“末端-可见”条件（仅面包棒末端露出，中间遮盖部分加长）以及“翻转”条件（面包棒垂直放置，实验者移动上端）。在某些修改后的条件（如“完整-可见”和“末端-可见”）下，表现出成功推断的个体数量有所增加。然而，这些测试与最初的测试交替或顺序进行，受试者可能在多次尝试中积累了经验，因此其成功可能混杂了潜在的学习效应。
迁移测试以排除学习效应
为了严格检验推断能力而非学习，研究者引入了迁移测试，使用了在物理外观上与训练/测试阶段不同的新型面包棒（如颜色、纹理或连接方式不同）。大多数受试个体（7只猩猩中的5只，5只黑猩猩中的4只）在这些新颖配置的测试中，成功选择了完整的隐藏面包棒，其表现显著高于机会水平。这一结果表明，许多个体能够将推断原理应用于新的情境，支持了他们确实利用了观察到的运动信息进行推理，而非仅仅记住了特定刺激-反应的关联。
讨论与结论
综上所述，本研究通过一系列逐步深入的行为实验，探讨了黑猩猩和红毛猩猩推断隐藏工具功能属性的能力。初始实验发现，在标准任务中表现出的明确证据有限。后续的程序调整虽然提升了部分个体的成功率，但无法完全排除学习的作用。最具说服力的证据来自迁移测试：当面对全新类型的面包棒配置时，大多数受试的猩猩和黑猩猩依然能够做出正确选择。这表明它们并非依赖于对特定实验设置的机械记忆，而是能够理解“部件的运动关联性（一端移动导致另一端移动）意味着物体的结构完整性（未断裂）”这一潜在的因果原则，并将此理解迁移到新的视觉场景中。
因此，该研究得出结论，红毛猩猩和黑猩猩在此简化设置的任务中，显示出能够推断物体隐藏的完整性与断裂性状态的证据。这一发现具有重要意义：它表明我们的近亲类人猿可能具备进行特定形式因果推理的认知能力，它们能够超越表面感知，利用可观察的线索（运动）来推断不可直接观察的属性（内部结构状态）。这项工作为非人灵长类认知研究，特别是关于物理认知和因果理解的研究，提供了一个更精细的范式，并将讨论推向深入——即类人猿在何种程度上以及何种情境下能够运用基于理论的推断，这对于勾勒人类独特认知能力的进化图谱至关重要。论文最终发表在《Scientific Reports》上。
