零距離科學:狗狗不單止懂得聽指令,更能嗅出病症、裝可憐求饒?

零距離科學:狗狗不單止懂得聽指令,更能嗅出病症、裝可憐求饒?
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我們想讓你知道的是

人們常說:狗是人類的最好朋友。牠們不單可愛,又忠誠,更與人類相處了數以萬年計,狗狗究竟有著甚麼能耐,能如此擄獲人類的心呢?

文:盧駿揚(香港中文大學通識教育基礎課程講師)
圖:香港電台

人們常說:狗是人類的最好朋友。牠們不單可愛,又忠誠,更與人類相處了數以萬年計,狗狗究竟有著甚麼能耐,能如此擄獲人類的心呢?本周《零距離科學》播出德國紀錄片《老友狗狗》,內容正是有關狗狗的神奇能力。

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狗狗與人類相處數以萬年計,早已成為人類的好夥伴。
狗狗的語言能力遠比我們想像的高

單從五官中的眼、耳、鼻去看,我們已能發現狗狗殊不簡單。讓我們先從耳朵談起。在《老友狗狗》的第一部分,我們看見一隻邊境牧羊犬(Border Collie)在廣闊草原上東奔西跑,把羊群控制得貼貼服服。不過牠之所以能熟練的趕著羊群前行,全因牠能聽懂牧羊人以口號或口哨所發出的各種指示。但科學家近來發現狗狗的智力可能不止於此——牠們不單聽懂簡單的指令,更能掌握人類語言中的文法。談到這個發現,我們就不得不提被譽為是世上最聰明的狗狗——邊境牧羊犬翠思(Chaser)。翠思的主人是美國動物行為學者約翰.庇里(John W. Pilley) ,他靠著摯友翠思完成了一系列的實驗,讓人們明白狗狗的語言能力是遠比我們想像的高[1]

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邊境牧羊犬(Border Collie)能理解並聽從牧羊人的口頭指令,將羊群帶往目的地。

翠思不單能背誦上千個單詞,也能夠憑那些詞語找出對應的物件。此外,牠能夠明白物件的類別。譬如當你說「飛碟」(frisbee)時,翠思不單能憑著該字詞找出某一特定物件,更能找出屬於「飛碟」類的各種物件,即使飛碟的顏色形貌各有不同,翠思也能辨認出來。更厲害的是,翠思能以物件的功能去理解詞彙。譬如牠明白「玩具」是指那些主人容許牠拿來玩耍的物件。

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翠思(Chaser)被譽為世上最聰明的狗。牠不單能背誦上千個單詞,並將這些詞彙對應在各種不同的物件上,更能理解人類語言中的一些簡單文法。
狗狗更能明白「文法」

以上所說的尚且是理解單詞的能力,但翠思更有明白文法的能力。首先,翠思能理解最基本的雙詞句子,就是動詞加名詞的片句。在實驗中,庇里教曉了翠思三個動詞:「拿」(take)、「用爪子碰」(paw)、「用鼻子碰」(nose)。另外他也教了三個名詞,各自對應著一件物件。當庇里運用這些字詞組合成不同的指令時,翠思都能在對應的物件上做出對應的動作。這證明翠思的確能理解句子中所涉及的「動作」與「指涉的物件」。

但為求實驗準確,庇里必須保證翠思學習字詞與命令時是把動作與物件分開看待,而非以整句句子為一體地理解該命令( 即是當指令是「拿A物件」時,翠思並非以「拿A物件」整句看成一個整體的學習,而是先理解「拿」與「A物件」等句子部件,再憑自身的理解將其組合成有意義的句子),所以他在教那些動詞時,使用的物件是跟實驗時用的物件完全不同,以確認翠思能將動詞及名詞自行組合,形成句子,再由此理解命令。

除此之外,翠思更能處理一些更複雜的文法結構,如「拿A物件到B物件那裡」(TAKE A TO B),或「去A那裡,帶著B物件去」(TO A, TAKE B)。而且在下指令時,即使物件並不在翠思的視線範圍內,牠也能先記著命令,待看到物件時才把它執行 。由此可見,狗狗的語言能力絕不簡單,甚至能跟海豚及黑猩猩等媲美。

狗狗的鼻子甚至能救人?
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狗狗的嗅覺極為靈敏,令牠們能夠參與尋人或緝毒等工作。

狗狗除了能使用耳朵聽從人類的指示,牠的鼻子也跟人類的生活息息相關。我們都知道狗狗的鼻子十分靈敏,正如在《老友狗狗》中,我們不單看到狗狗如何利用嗅覺「預知」主人何時歸家,節目也談到服務犬如何靠著敏銳的嗅覺參與尋人工作。不過在不久的將來,或許狗狗的鼻子甚至能救人。為甚麼這樣說呢?這要追溯至1989年在 《刺針》(Lancet)醫學雜誌上刊登的一篇論文,題目名為"Sniffer dogs in the melanoma clinic?"[2]。那是首份有關狗隻以嗅覺辨認癌症的研究報告。

照報告所述,一位女士發覺寵物狗對她身上的一顆痣特別感興趣,並不斷嗅它,於是去尋醫求解。醫生在檢查該痣的組織樣本後,發現那是惡性黑色素瘤(malignant melanoma),於是速速把它切除,救回女士一命。在那份報告刊登後,不少科學家對狗的嗅覺甚感興趣,嘗試研究牠們是否有如尋人一般的「尋癌」能力。

經各研究團隊多方努力,雖然今天狗鼻子尚未變成檢測癌症的常規工具,但研究結果卻是樂觀的——狗狗似乎真的能嗅出癌症。而且科學家發現狗狗不單能嗅出皮膚癌,更能檢驗出膀胱癌、乳癌、肺癌、卵巢癌以及前列腺癌。當中最囑目的是2006年刊登的報告[3],該團隊以試驗對象呼出來的空氣為樣本,讓狗狗檢測,發現牠們能分辨出誰人患上肺癌,準確度更高達99%(靈敏度及特異度均為99%)。

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近年科學家發現狗狗或者能夠「嗅出」癌細胞,辨別某人是否患上癌症。若將來我們有更多證據支持狗狗嗅覺能有效檢測癌症,這將會是非常方便的非入侵性癌症檢測方法。

不過要注意,此研究所處理的樣本數量並不多,所以尚需其他實驗去進一步核實結果。這些使人鼓舞的結果不單促使醫學界考慮讓狗狗成為檢測癌症的助手,更讓科學家開始構思以「電子鼻」(electronic nose)來檢測癌症的可能性。既然狗狗能嗅出癌細胞,科學家認為這代表癌細胞會散發某些揮發性有機化合物(volatile organic compound, VOC)。若我們藉著研究狗狗的嗅覺,對這些化合物有更深入的理解,或許能制作出與其對應的電子鼻,成為方便使用的非入侵性癌症檢測工具。

狗狗的眼睛能看穿人類的心

最後要談的就是狗狗的眼睛了。當我們看著狗狗圓滾滾的眼睛,一陣可愛感覺便侵襲內心,叫人想把牠們一擁入懷。絕不要小看狗的眼睛,它們是歷經數以萬年人類與狗的共存而演化出來的結果,有著融化人心的能力。在2019一份於 《美國國家科學院院刊》(PNAS) 刊登的論文中,研究員嘗試比較狗與狼面部肌肉的異同(因狗與狼在演化歷程上是非常接近的近親)[4]。團隊發現狗與狼面部上的肌肉大致上是相同的,惟一不同的是狗在眼睛附近會多了一組名為LAOM的肌肉。這組肌肉讓狗狗能提起內眼眉,而科學家將這種面部動作命名為AU101。

AU101是狗狗在約三萬年前因馴化而跟狼分道揚鑣後所演化出來的特徵,是經人類不斷篩選而留下來的面部動作。當內眉向上提時,狗狗的眼睛會更大更圓,看起來更像人類嬰兒,而且跟人類傷心時所展現的表情相似。這些都叫人更容易對狗狗產生憐惜愛護之情,也難怪我們對可愛的小狗毫無招架之力了。

此外,狗狗的眼睛除了讓牠們看清周遭環境,更讓牠們看穿人類的心。2015年,一份刊登在《當代生物學》(Current Biology)的研究報告指出狗狗能分辨人的情緒[5]。研究員把不同人的喜容與怒容分成上下兩半,狗狗若用爪子在螢幕上正確指出喜容(或怒容)就會獲得獎勵。最特別的是,即使實驗開始前研究員以面部上半部份來訓練狗狗,但在正式實驗時,狗狗卻能單憑面部下半部份的圖片就認出面容是喜還是怒,反之亦然。這說明狗狗不單是憑一兩個面部特徵來理解人類情緒,更是對人的喜怒容貌有著整全的理解。

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狗狗能夠理解、辨別人類的情感,甚至能對人顯出同理心,因此成為不少人的心靈伴侶。

此外,研究員發覺當以怒容訓練狗狗時,牠們的表現會比以喜容訓練的狗狗差,似乎牠們本身就明白怒容是有其負面意義的。此外,2015年另有一份研究報告指出狗狗能整合從視覺及聽覺所接收的情緒特徵。即是說,它能連結怒容與憤怒的語氣,也能連結喜容與快樂的語氣。這結果說明狗狗不單是依賴一種感官去理解人類情感,更能將那些從不同感官所獲得的資訊整合,在更抽象的層面上理解人類情感[6]

還有一點值得一提,人類懂得以手指指示物件,這基本上是人人都理解的手勢。而在人類物種之外,狗狗是最能夠明白人類以指指物的這個動作。牠們甚至比人類近親黑猩猩更能夠明瞭此手勢的意義[7]。再者,這種能力並不需後天培訓,因為即使六周大的狗寶寶也能明白這個手勢。難怪狗狗天生就是人類的好夥伴。

狗狗眼睛終極的能力——「愛」

最後,狗狗的眼睛還帶來終極的能力,那就是「愛」。在2015年《科學》(Science)期刊所登的論文中,研究員指出當主人與狗四目交投時,無論是主人或是狗狗,他們體內的催產素(oxytocin)都會上升[8]。催產素正正是母親與嬰孩對望時所產生的激素,是讓母嬰彼此產生情感連繫的重要因素。這種情況在人狗互相注視時同樣出現,這說明了甚麼呢? 你的狗狗大概真的是深愛著你吧。

《零距離科學》集合世界各地有趣的科學紀錄片,網羅與大眾息息相關的科學資訊,啟發觀眾的好奇心和求知慾,節目逢星期五晚9時30分在港台電視31及31A播映。本集於10月11日播出。港台網站tv.rthk.hk及流動程式RTHK Screen視像直播及提供節目重溫。節目網站:www.rthk.hk/tv/dtt31/programme/sciencewithyou

注:
[1] Pilley JW (2013). Border collie comprehends sentences containing a prepositional object, verb, and direct object. Learning and Motivation 44(4):229-40
[2] Williams H & Pembroke A (1989). Sniffer dogs in the melanoma clinic? Lancet 8640:734
[3] McCulloch M et al. (2006). Diagnostic accuracy of canine scent detection in early- and late-stage lung and breast cancers. Integrative Cancer Therapies 5(1):30-9
[4] Kaminski J et al. (2019). Evolution of facial muscle anatomy in dogs. PNAS 116(29):14677-81
[5] Muller CA et al. (2015). Dogs Can Discriminate Emotional Expressions of Human Faces. Current Biology 25(5):601-5
[6] Albuquerque N et al.(2015) Dogs recognize dog and human emotion. Biology Letters 12:20150883
[7] Marshall-Pescini S & Kaminski J (2014). The Social Dog: History and Evolution. in The Social Dog Behavior and Cognition (Academic Press)
[8] Nagasawa M et al. (2015). Oxytocin-gaze positive loop and the coevolution of human-dog bonds. Science 348(6232):333-6

責任編輯:歐嘉俊
核稿編輯:黎家樂