让课堂充满鱿鱼和科普的魅力。——专访清华大学生命科学系焦传金教授

本文转载自科技大观园，原文为《用乌贼与科普的魅力，让教室爆满——专访清华大学生命科学系焦传金教授》作者/科技大观园特约编辑|陈庭威的实验中，将一只鱿鱼放入透明的水族箱中，水族箱的一侧被两个隔间隔开，分别是一只和两只虾。乌贼看到水族箱两边的活虾后，可以自由选择游进哪个隔间，伸手去抓好吃的。鱿鱼游到其中一个隔间后，另一边就会关闭，所以每次只能选择一边。

问题来了。一只虾vs两只虾，如果你是鱿鱼，你会怎么做决定？

鱿鱼有没有判断21的能力？图/科技大观园制图这是清华大学生命科学系特聘教授焦传进去年(2020年)发表的研究成果，证明了鱿鱼具有“相对价值”的概念。鱿鱼作为海鲜店和夜市小吃(也好吃)的常客，也懂得数数，有“数感”，能看出来不止2比1。通常当然是选两只虾。但经过特殊训练的鱿鱼可以“记住”一只虾可以代表多只虾，所以在后续实验中，鱿鱼更喜欢一只虾而不是两只虾。

00-1010“实验室里的每个人都有一件上面有墨水的t恤。」

说起饲养的繁琐，每天需要海水和活饵，还有间隔喷墨的恐惧，金边墨鱼的繁殖难度，标准的书生气质，温婉的焦传金，强烈的生成渴望。他分享了自己的观察结果。人们常常对鱿鱼、章鱼等头足类动物感到好奇，它们常常被用来塑造外星人、外星人的形象。此外，在冰冷理性的实验室里，学生们在焦虑无聊的时候，经常会去“花枝房”，看着水族箱里皮肤花纹瞬间变化的墨鱼疗伤，抒发感情。

鱿鱼又名乌贼、墨鱼，是一种头足类软体动物。大多数人最熟悉的头足类动物，除了餐桌上的美味海鲜，大概就是德国奥伯豪森水族馆的章鱼保罗了。2010年世界杯，章鱼保罗“成功预测”了获胜球队，吸引了大量关注和人气。焦传金研究鱿鱼的出发点其实源于大家的好奇：无脊椎动物到底能聪明到什么程度？它们的“智能”是否具有与人类决策相同的逻辑特征？

鱿鱼又名乌贼、墨鱼，是一种头足类软体动物。图//Pixabay焦传金2016年发表的研究揭示，鱿鱼具有数感。觅食时，很明显乌贼会选择数量较多的一侧。更有趣的是，在后续的实验中，研究小组让鱿鱼在两只虾和一只对虾之间做出选择。最后，实验发现，鱿鱼的选择与当前的饥饿水平有很强的相关性。如果鱿鱼饿了，它会选择一只对虾来获得高风险和高回报。不饿的时候会选两只虾，稳赚不赔。可以说，这种选择的逻辑，即使是人类，也做不到更好。

在相对价值感的实验中，团队首先用0对1训练墨鱼。墨鱼选择一只虾，现场会额外提供一只活虾。经过六次训练，墨鱼将接受1对2的测试。未经过训练的鱿鱼主要偏好较大的数量——也就是两只虾；然而，被训练记住“一只虾不只是一只”的鱿鱼表现出了对一只虾的明显偏好，这种觅食习惯的改变在一小时后进行的实验中仍然存在。

什么是“相对价值”？焦传金举了一个例子：“一瓶矿泉水，如果你在沙漠里走了三天，第一次遇到一罐矿泉水，价值会非常高。同一物质在不同情况下的价值会发生变化，这种相对价值感在人类决策中占有非常重要的比重。焦传金的研究证明，动物的行为中也存在相对价值的概念——即使是无脊椎动物。

00-1010像这样的研究，其实是科学家了解神经系统和大脑运作的起点。

在谈到神经科学研究的终极圣杯——人脑时，焦传金的眼睛闪闪发光。焦传进作为一名神经科学家，专注于神经科学的核心探索：大脑是如何工作的，无论是鱿鱼的价值判断，还是软丝的视觉通讯密码，还是视神经科学的研究？

“就唯物主义而言，一切都是一样的，但为什么生物和动物会如此不同？焦传金一句话道出了生命世界最大的奥秘，这也是最引人入胜的地方。

动物的大脑究竟是如何工作的？图/图科技大观园讨论用章鱼做实验的可能性。焦传金兴致勃勃，表示如果有机会，很想探究一下神经系统发达的章鱼是否真的有“意识”。他还表明，与体内有坚硬骨板的底栖鱿鱼相比，章鱼的活动范围更广，记录实验视频的难度也更大。而且章鱼只有口器的“牙齿”有坚硬的结构，全身都是肌肉，所以逃跑能力极强。

高强。

像章鱼、乌贼这类头足类动物，为什么会发展出如此複杂的神经系统？一般认为，动物会演化出複杂的神经系统，可能与社会行为有关，无论是尔虞我诈的社会关係、各种合纵连横、选择策略获得优势，都需要複杂的决策能力。但除了软丝有社会性，会藉由改变表皮花纹颜色彼此沟通；同样属于头足类的乌贼与章鱼都属于独居的动物，只有在繁殖期会与同族有交流。

较常见的推测认为，相较于其他有壳的软体动物，头足类没有外壳保护，身体充满蛋白质非常「好吃」，生存演化出现的生存之道，就是发展出複杂的行为策略，包括伪装、喷墨、喷射推进，以避免被捕食，而複杂的神经系统，也是由此而来。焦传金也特别说明，这个问题在科学上很难验证，很可能最终都不会出现标準答案。

但焦传金认为，科学的趣味与意义，就隐藏在这个试图解答疑问的过程中。

对于大自然与科学的探索，多数的基础研究起初获得解答的时候，也都不具应用性，更像是一种心灵层面的满足感：「做基础科学，是一种探索真理的过程。你有一个问题，这个问题可以做实验来回答，那晚上就可以安心睡觉。」

如何将科学带给一般大众

对焦传金而言，这样的满足感，不应该侷限于科学家、研究者，更应该有机会让所有的人都有机会一睹为快。焦传金表示，当然不需要每个人都很懂科学，但提升国民素养，科普就是最好的方式。此外，科学家如果只专注自己的领域中，就只能影响同领域的同行。但科普将资讯分享给一般的社会大众，成功的话可以影响的範围就会很大，是很愉快的事情。

清华大学的「当代认知神经科学：脑与心智」，焦传金透过浅显易懂的比喻与连结，成为清大最受欢迎的通识课程。焦传金分享，从事科普最大难处在于，要做到浅显易懂却又引人入胜。而其中最需要的，就是需要丰富的想像力，找到适合的语言，将艰深的科学发现转换成大家可以听得懂的比喻，使用日常生活的连结、惯用的用字用词，让听众接收并且理解。科普成功与否的关键之一，在于需要「有趣好玩」，因为通常科学内容并非对于大众直接「有用」的，所以需要加入可以引发大家的兴趣的元素。而最大的难处还在于，知识含量「含金度」高的时候，通常就不容易理解、也不容易产生趣味。该如何让知识含量不减，又增加趣味，箇中取捨就像场拔河。

此外，「热情」也是进行科普活动需要加入的元素。焦传金解释，透过镜像神经元的作用，情绪会互相感染，如果讲者选择自己喜欢的题目讲得很嗨，就可以吸引别人的注意力。一定要说服自己，是真的喜欢才去讲，怀着温度，就可以影响他人。

多接触海洋，就是关怀海洋议题的起点

说到以科普影响他人，近年来海洋议题越来越受到关注，焦传金也在课程中让学生实际计算「海洋酸化」（Ocean acidification）的案例，探讨海洋议题。

他说明，近年来大家越来越重视温室气体排放造成的全球暖化议题，也开始了解到升温摄氏 1 到 2 度对于世界的影响极为巨大，但另一个同步发生却容易遭忽视的主题，则是二氧化碳溶入造成的海洋酸化。在过去 200 年间，海洋的 pH 值降低了 0.1 到 0.2，数字上看来变化不大，但实际上，pH 值代表着氢离子浓度的对数关係，实际上如果 pH 值由 8.1 降到 8，在氢离子浓度上就有了超过 25%的改变，势必会影响许多海洋生物像是珊瑚、贝类的钙化作用，现在已经出现生物外壳骨架脆化与变薄的情况，对许多生物的生存造成很大的影响。

除此之外，塑胶微粒也是较受忽视的海洋议题。随着大众开始关注海洋废弃物，近年来有越来越多研究显示，塑胶材料进到海洋中后，经沖刷撞击成为微粒，会由海洋循环进入大气、进到循环中再被带到陆地。如美国的国家公园自然野地中，已经有许多地方，可以找到这些塑胶微粒，塑胶微粒势必将由冷门的海洋议题，逐渐进到我们的视野中。

谈及海洋议题，当然也不能不聊聊，近期在台湾引发诸多论战的大潭藻礁保护与天然气第三接受站的争议。焦传金毕业自中山大学海洋生物科技暨资源学系，由海洋研究的相关背景，他表示自己自然比较倾向让藻礁能受保护，但也主张世事并无绝对，保育也不应只能与台湾的用电需求、经济发展硬碰硬二者不相容。台湾该如何由其中走出平衡之路，将有赖于全体齐心协力的智慧。

对于藻礁议题让台湾舆论充满纷扰，焦传金态度乐观：「大家总算知道什么是藻礁了，从海洋教育的角度来讲，如果因此而更认识海洋环境、关心海洋环境，引发大家对这件事情的关注，还是有正面意义的。」台湾四面环海，但受限于过去的管制因素，大家对于海洋是较为陌生的。他也期待，有越来越多人投入海洋的活动，增加与海洋的接触，发挥台湾作为海洋国家的优势。

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