何百万年も前に、数匹のクモが「クモの巣」という言葉が思い起こさせるような丸いウェブを捨て、新しい戦略に集中し始めました。以前は、獲物が網に引っかかるのを待ってから、獲物を取りに出ていました。その後、彼らは釣りのプラットフォームとして使用する水平ネットを構築し始めました。現在、彼らの現代の子孫であるクモの巣クモは、粘着性のある糸を下にぶら下げ、昆虫が通りかかって引っ掛かるまで待って、不運な犠牲者を巻き込みます.
2008 年、研究者の Hilton Japyassú は、ブラジル全土から集められた 12 種のオーブ スパイダーに、この移行を再び行うよう促しました。クモが普通のクモの巣を編むまで彼は待ちました。それから彼はその糸を切り取り、コオロギが下をさまよっている場所に絹が垂れるようにしました.コオロギが引っ掛かったとき、クモの巣のクモのように、すべてのオーブスパイダーがそれを完全に引き上げることができたわけではありません.しかし、できる人もいれば、少なくとも全員が 2 本の前足で巻き込み始めました。
ブラジルのバイーア連邦大学の生物学者 Japyassú は、古代のクモの革新を再現する彼らの能力について考えました。スパイダーは、これまでに見たことがないかもしれない解決すべき問題に直面したとき、どうすればよいかを理解したのでしょうか? 「この情報はどこにありますか？」彼は言った。 "それはどこにある？それは彼女の頭の中にあるのでしょうか、それともこの情報は改変された Web とのやり取りの中で出てくるのでしょうか?」
2 月、Japyassú と、セント アンドリュース大学の進化生物学者である Kevin Laland は、この質問に対する大胆な答えを提案しました。彼らは、ジャーナル Animal Cognition に掲載されたレビュー論文で、次のように主張しました。 クモの巣は、少なくともその感覚装置の調整可能な部分であり、せいぜいクモの認知システムの延長である.
これにより、Web は拡張認知のモデル例となるでしょう。このアイデアは、1998 年に哲学者アンディ クラークとデビッド チャーマーズによって人間の思考に適用するために最初に提案されました。拡張認知の説明によると、食料品のリストをチェックしたり、トレイ内のスクラブル タイルを並べ替えたりするようなプロセスは、完全に脳内で行われる記憶検索または問題解決のタスクに十分近いものであり、支持者はそれらが実際には単一のより大きな、 「拡張された」心。
心の哲学者の間では、その考えは支持者や批評家を含む引用を増やしました.ジャピャス氏の論文は、実験可能なアイデアとして拡張認知を動物行動の分野に輸出することを目的としており、その設計そのものによって、すでに科学者の間で反感を買っています。ドイツのコンスタンツにあるマックス・プランク研究所の集団行動科学者であるアレックス・ジョーダンは、「動物の認知におけるホットなトピックと物議を醸すトピックのすべてのボックスを非常に注意深くチェックしているという印象を受けました」と述べています。 ).
多くの人が論文の解釈に反対していますが、この研究を哲学の一部と混同してはなりません. Japyassú と Laland は、クモの巣を操作することを含む具体的な実験で自分たちのアイデアをテストする方法を提案しています。これは、他の研究者が興奮しているテストです。 「私たちはその機械を壊すことができます。ストランドをスナップできます。動物が周囲のシステムを認識する方法を減らすことができます」とジョーダンは言いました。 「そして、それはいくつかの非常に直接的で検証可能な仮説を生み出します。」
マインドフルな触手
クモの「思考」の一部がクモの巣で発生するという提案は、動物の認知に関する議論において、小さいながらも成長している傾向に適合します。多くの動物は、脳に依存しない特定の複雑な方法で世界と相互作用します。場合によっては、ニューロンさえ使用しません。オーストラリアのマッコーリー大学で動物の行動と情報処理を研究している Ken Cheng は、次のように述べています。
Japyassú がクモに見た拡張された認知と並行して、研究者は動物界の他の場所から、具体化された認知と呼ばれる関連概念を示すと思われる例を収集してきました。そこでは、認知タスクが脳の外に広がって身体に広がります.
おそらく代表的な例は、別の 8 本足の無脊椎動物です。タコは頭が良いことで知られていますが、中枢脳は神経系のほんの一部にすぎません。タコの約 5 億個のニューロンの 3 分の 2 が腕にある。エルサレムのヘブライ大学の Binyamin Hochner は、タコが腕に抱えた食べ物を直接口に運ぶために具現化された認識を使用するかどうかを検討するようになりました.
タコの場合、何千もの吸盤が左右対称の腕にちりばめられており、それぞれの腕はいつでも曲がることができるため、どのように動くかの中心的な精神的表現を構築することは、計算上の悪夢のように思えます。しかし実験によると、タコはそうではありません。 「脳は、この垂れ下がった腕の動かし方を知る必要はありません」と Cheng 氏は言います。むしろ、腕は腕の動かし方を知っています。
電気信号の測定値は、吸盤が食べ物を見つけると、筋肉の活性化の波を腕の内側に送ることを示しています.同時に、腕の付け根は、締め付けられた筋肉の別の波を腕の下に外側に送ります. 2 つの信号が交差する場所で、腕は肘を作ります。これは、口に届く正確な位置にある関節です。
これに関連するさらに別の戦略は、おそらくより一般的であまり議論の余地のない戦略ですが、多くの動物の感覚系は、世界の中で自分たちの生活に関連する部分に同調しているというものです。たとえば、ミツバチは紫外線ビジョンを使用して、紫外線マーキングも進化した花を見つけます。これにより、大量のデータを取り込んで後で解析する必要がなくなります。パナマにあるスミソニアン熱帯研究所の行動学者であるウィリアム・ウィシスロは、「これらの受容体がなければ、世界のその部分は存在しません」と述べています。
そして、精神器官の一部を神経系の外の構造に完全にオフロードしているように見える動物がいます.たとえば、メスのコオロギは、最もうるさいオスの鳴き声に向きを変えます。彼らは、2 本の前脚のそれぞれの膝にある耳を使って音を拾います。これらの耳は、気管チューブを介して互いに接続されています。音波は両方の耳に入り、それぞれの耳で互いに干渉する前にチューブを通過します。システムは、音源に最も近い耳が最も強く振動するように設定されています。
コオロギでは、情報処理 (最も大きな音の方向を見つけて識別する仕事) は、脳内ではなく、耳と気管の物理的構造で行われているようです。これらの構造が情報の処理を完了すると、ニューラル システムに渡され、クリケットを正しい方向に向けるように脚に指示します。
脳の制約
拡張された認知は、部分的には、特大の課題に対する進化的反応かもしれません。 1762 年にスイスの自然主義者アルブレヒト・フォン・ハラーによって最初に観察された規則によると、小さな生き物はほとんどの場合、体重の大部分を脳に費やしており、脳は他の種類の組織よりも多くのカロリーを必要とします。
ハラーの法則は動物界全体に適用されます。クジラやゾウからネズミに至るまでの哺乳類に有効です。サンショウウオ用。そして、アリ、ミツバチ、線虫の多くの種にわたって。そして、この後者の領域では、脳が宿主となる小さな生き物からますます多くの資源を要求するため、Wcislo や彼の同僚で同じくスミソニアンにいる William Eberhard のような科学者は、新しい進化のトリックが生じるはずだと考えています.
2007 年、Eberhard は、同じ種の幼グモと成体のクモが構築したウェブのデータを比較しました。場合によっては成体よりも約1000分の1小さい新生児は、ハラーの法則からはるかに大きな圧力を受けるはずです.その結果、複雑なタスクを実行しているときに失敗することが予想される場合があります。おそらく、クモは、幾何学的に正確なウェブを構築するために正しい角度で糸を取り付ける際に、より多くの間違いを犯すでしょう.しかし、彼らのクモの巣は「より大きな親戚のクモと同じくらい正確」に見えた、とエバーハルトは言った。 「問題の 1 つは、どうすればそれを回避できるかということです。」
Japyassú の仕事は可能な解決策を提供します。タコが情報処理タスクを触手にアウトソーシングし、コオロギを気管チューブにアウトソーシングしているように見えるのと同様に、おそらくクモは情報処理タスクを体外の物体、つまりウェブにアウトソーシングしているようです。
これが本当に起こっているかどうかをテストするために、Japyassú は認知科学者の David Kaplan によって提案されたフレームワークを使用します。クモとウェブがより大きな認知システムとして連携している場合、両者は互いに影響を与えることができるはずです.クモの認知状態の変化はウェブを変化させ、ウェブの変化は同様にクモの認知状態に波及します。
蜘蛛が巣の真ん中で待っているとします。多くの Web ビルダーはほぼ盲目であり、ほとんど振動だけで世界とやり取りしています。クモは巣の中心に座って、さまざまな外側のセクションにつながる放射状の糸を引っ張ることができるため、それらの特定の領域に着陸する獲物に対する感度を調整できます.
ブリキ缶電話の場合と同様に、弦がきついほど振動が伝わりやすくなります。緊張した領域は、クモが注意を払っている場所を示している可能性があります。オーブスパイダー Cyclosa octotuberculata の網の張った部分に昆虫が着陸するとき 、2010年の調査で、クモはそれらに気づき、捕獲する可能性が高い.そして、同じ研究の実験者が糸を人為的に締めたところ、クモは警戒態勢に入ったように見えました — クモはより速く獲物に向かって急いでいました.
同様の効果が反対方向にも作用します。オーブ スパイダー Octonoba sybotides お腹を空かせて内部の状態を変化させ、放射状の糸を引き締めて、巣にぶつかる小さな獲物にも同調できるようにします。 「彼女はウェブのスレッドを緊張させて、脳に届く情報をフィルタリングできるようにしています」と Japyassú は言いました。 「これは、彼女が自分の脳内でフィルターをかけているのとほぼ同じです。」
Web とスパイダーの間のこの種の相互作用の別の例は、Web 構築プロセス自体に由来します。エバーハルトのような科学者による何十年にもわたる研究によると、クモの巣は見た目よりも簡単に作ることができます。何千ものステップを含むバロック様式のプロセスのように見えますが、実際には、クモが各接合部で従う経験則の短いリストのみが必要です。しかし、これらのルールは内部または外部からハッキングされる可能性があります。
実験者が構築中のクモの巣の断片を切り取り始めると、クモはさまざまな選択をします。あたかもシルクのすでに構築された部分がリマインダーであるかのように、物事を等間隔に保つために取得する必要がある外部メモリの塊である、と Japyassú は言いました。 .同様に、一度構築された Web で何が起こるかによって、スパイダーが次に構築する Web の種類が変わる可能性があります。ウェブの 1 つのセクションがより多くの獲物を捕まえると、クモは将来その部分を拡大する可能性があります。
逆に言えば、クモの神経系の状態がクモの巣に影響を与えることは有名です。 1940 年代にさかのぼると、研究者たちはクモをカフェイン、アンフェタミン、LSD などの薬物にさらし、その過程で多くのメディアの注目を集めました。当然のことながら、これらのクモは複雑で不規則な網を作ります。
拡張認識のアイデアに懐疑的な人でさえ、このウェブとクモの間の行き来は、クモが問題を解決するために何をしているのかを解釈する方法について、さらなる調査と議論の機が熟したことで一致しています。オックスフォード大学のクモ類学者であるフリッツ・ヴォルラス氏は、「哲学者に生物学的セットアップを紹介します。 「その意味では、非常に価値があると思います。今すぐ話し合いを始めましょう。」
しかし、多くの生物学者は、この相互作用がより大きな認知システムにつながるとは考えていません。批評家にとって重要な問題は、セマンティックですが、決定的な違いです。 Japyassú の論文では、情報を取得、操作、保存するという観点から認知を定義しています。これは、Web が簡単に満たすことができる一連の基準です。しかし、多くの人にとって、それは低いハードルのように思えます。 「情報と知識の区別が根本的に失われつつあると思います」と Wcislo 氏は言います。反対派は、認知には情報を渡すだけでなく、それを解釈して、ウェブ (またはスクラブル タイルのトレイ) だけでは完全に管理できない、ある種の抽象的で意味のある世界の表現に解釈することも含まれると主張しています。
さらに、Japyassú の認知の定義は、クモができる思考のレベルを過小評価している可能性さえあると、ニュージーランドのカンタベリー大学のクモ行動学者である Fiona Cross と Robert Jackson は言います。 Cross と Jackson はハエトリグモを研究しています。 ハエトリグモは独自の巣を持っていませんが、既存の巣を振動させて別のクモを誘い出して攻撃することがあります。彼らの研究は、ハエトリグモがルートを計画したり、特定の獲物を狩ったりする際に、精神的な表現を保持しているように見えることを示唆しています。 4月に発表された論文によると、クモは、最初に見た数と矛盾する量の獲物に直面した場合、「1つ」、「2つ」、「多数」の間で区別するようです.
クロスとジャクソンは電子メールで、「このような小さな神経系を持つ動物がどのようにこれらすべてを行うことができるかによって、私たちは夜眠れなくなるはずです. 「Japyassú と Laland は、この表象の驚くべき使用法に驚嘆するのではなく、方程式から表象を取り除く説明を探しているようです。言い換えれば、彼らは実際に認知を取り除いている可能性があるようです。」
世界の進化
認知が実際に何であるかという問題を脇に置いても、議論の単純なバージョンを証明すること — クモは問題解決をハラーの法則を回避するために自分のウェブに外部委託する — は、それ自体が経験的な課題です。ウェブの分析力により、クモがより大きな脳の神経組織に消費するカロリーを節約できることを示す必要があると、エバーハルト氏は述べています。それには、脳組織で同じ操作を実行するコストと比較して、ウェブを構築して使用するために必要なエネルギーを定量化する必要があります.そのような研究は、「収集する興味深い種類のデータになるでしょう」と Eberhard 氏は述べています。
この種の人工情報処理が自然界の他の場所で行われるかどうかも同様に不明です。 Laland はニッチ構築のアイデアの著名な提唱者です。これは、巣穴、ビーバーダム、鳥やシロアリの巣を含む進化論からの用語です。
支持者は、動物がこれらの人工構造を構築すると、自然淘汰が構造と動物を相互ループで変更し始めると主張します。例:ビーバーがダムを作ると、環境が変わります。環境の変化は、生き残る動物に影響を与えます。そして、生き残った動物たちがさらに環境を変えていきます。 Japyassú は、このルーブリックの下で、この行ったり来たりの行動により、すべてのニッチなコンストラクターが、少なくとも彼らが構築する構造に問題解決の一部を外部委託する候補となり、拡張認知の実践者になる可能性があると考えています。
あるいは、より伝統的な理論家は、これらの構造とクモの巣を拡張表現型と同様に分類します。これは、リチャード・ドーキンスによって提案された用語です。拡張された表現型は、世界で発現する動物の遺伝子からの情報です。たとえば、鳥の巣は、何らかの方法で鳥のゲノムにコード化されたオブジェクトです。そしてニッチ構造と同様に、自然淘汰は構造に影響を与えます — 結局、さまざまな種類の鳥がさまざまな種類の巣を作るように進化しました.しかし、拡張された表現型の観点では、その選択は最終的には動物のゲノムの制御情報を微調整するために内側に作用するだけです.
微妙な違いです。しかし、ドーキンスの拡張された表現型のアイデアに同意する専門家は、オックスフォード大学の Vollrath のように、ウェブはクモが使用するツールに似ていると考えています。 「ウェブはいわばコンピュータです」と彼は言いました。 「情報を処理し、簡素化します。」この見方では、蜘蛛の巣はクモの体と感覚系の延長のように時間の経過とともに進化しましたが、その心ではありません。 Vollrath の研究室は、拡張された表現型の観点からクモが問題を解決するのにクモの巣がどのように役立つかをテストするプロジェクトにまもなく着手する予定である.
Japyassú、Cheng、その他の研究者は、世界への認知の拡張を探し続けていますが、批評家は、唯一の本当に強力なケースは、最も形而上学的な手荷物を持つものであると言います。 「認知は、統合された非生物学的要素を持つシステムの特性であると考えられます」とクロスとジャクソンは書いています. 「それはホモ・サピエンスの場所のようです 向かっています。」
