The relationship between a feather ornament and cognitive abilities in swamp sparrows

在野外，动物在选择配偶时经常面临一个艰难的选择。它们需要挑选一位健康、强壮且有能力抚育后代的伴侣，但它们无法直接观察到另一只鸟的内心，从而衡量其智力水平。认知能力，即动物学习和解决问题的能力，是一种隐藏的特质，它可能带来巨大的优势，例如更容易找到食物或适应新的危险。由于这种智能是不可见的，科学家们长期以来一直想知道动物是否利用其他可见的信号作为捷径。一个可靠的信号必须是诚实的，这意味着对于虚弱或生病的动物来说，伪造这种信号的代价太高。如果鲜艳的羽毛或复杂的鸣叫声需要消耗大量的能量或特定的营养物质来创造，那么它可能是在向潜在的配偶传达该鸟处于极佳身体状态的信息。一种被称为褐黑素（pheomelanin）的特定色素会产生红褐色的羽毛。这种色素是由一种名为半胱氨酸（cysteine）的氨基酸构成的，而半胱氨酸对于构建大脑并保护大脑免受损伤也至关重要。这种共享的生物资源创造了一个潜在的权衡：一只鸟可能必须在利用其半胱氨酸来打造一个灿烂的红色头部斑块，还是用来发育一个更敏锐的大脑之间做出选择。

研究人员试图通过使用沼泽雀（swamp sparrow）来测试这一想法，这是一种分布在北美湿地的一种小型鸣禽。雄性沼泽雀戴着一顶由红褐色羽毛与黑色羽毛混合组成的独特头盖。这个斑块的大小和红色的程度因鸟而异。为了观察这些视觉特征是否能告诉我们关于鸟类大脑能力的任何信息，一组科学家在宾夕法尼亚州捕捉了雄性沼雀，并将它们带到了杜克大学的一个实验室。在那里，他们测量了每只鸟头盖中红色的精确色调，并计算了红色羽毛覆盖的总面积。然后，他们让这些鸟进行了一系列旨在测试不同类型思维的智力挑战。这些测试包括学习如何打开一种新型的食物容器、记住食物隐藏在笼子特定角落的位置、学习将一种颜色与奖励联系起来，以及在颜色切换时学习不再遵循原有的规则。他们还测试了鸟类能否快速抑制自己在透明管内啄食可见食物的行为，这是对自我控制能力的衡量。

结果揭示了一个复杂的情况，即头盖的红度和大小并不指向单一的、全方位的智能。相反，鸟类的表现高度取决于它们所面临的具体任务类型。拥有更大且更红头盖的鸟在以新方式寻找食物和记忆空间位置方面表现得更好，这表明它们擅长探索和导航环境。然而，这些同样的鸟在自我控制测试中的表现较差，在学习如何不啄食透明管侧面来获取食物时花费了更长时间。这表明与鲜红头盖相关的胆量或冒险行为，可能会让鸟类难以抑制本能反应。有趣的是，拥有更红头盖的鸟在需要它们“忘掉”旧规则的任务中也表现得更好，显示出它们在情况发生变化时调整思维的能力。

研究还发现，不同的智力测试之间通常并不相关。一只擅长记忆食物隐藏位置的鸟，并不一定擅长学习新的颜色规则。这支持了这样一个观点：这些鸟的智力并非单一的、通用的能力，而是由多种独立运作的特定技能组成的集合。唯二具有强关联性的任务是颜色关联测试和颜色反转测试，这两者都要求学习并随后改变基于颜色的规则。研究人员得出结论，沼泽雀的红褐色头盖可能作为特定认知优势的信号，特别是那些与探索和灵活性相关的优势，而非衡量整体大脑能力的指标。虽然这项研究并未证明红色的羽毛导致了这种智能，但它强调了鸟类羽毛的化学成分与大脑处理不同类型问题的方式之间存在着一种引人入胜的联系。