第28章:5.猫的世界第2节

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    猫咪在还很小时就学习如何整合所有这些信息,比如与两栖动物不同,当它们从蚁变态为成体时,已经在大脑中形成了专门的猎物探测环路。猫咪在捕猎时使用它们的运动探测器来获得灵活的行为,对一只尝试逃跑的老鼠或因草的摆动而暴露位置的老鼠施以同等注意都能帮助猫咪寻找到一顿大餐。

    我们可以明白地从其非凡的听力上看出,作为一类小型啮齿动物的捕食者,猫咪拥有怎样的起源之路,在它所能听到的声音范围和精确定位声音来源上都很值得注意。猫咪的听力范围超出我们两个8度,因为我们无法听到,所以我们称之为超声波。这一扩大的范围使得猫咪可以听到蝙蝠在黑暗中飞行时所使用的超声波脉冲,以及老鼠和其他小型啮齿类所发出高音调的吱吱声。猫咪也能通过不同的吱吱声来分辨不同种类的啮齿类。

    除了对超声波比较敏感度之外,猫咪还能听到与我们相同的全方位频率,从最低的低音到最高的高音。几乎没有其他任何哺乳动物展示出如此宽的范围,总共11个八度。因为猫咪的头比我们的小,它们的听力范围应该被转换为高频率,因此它们听见超声波的能力或许并不那么卓越;当然,它们听见低音的能力是出乎意料的。猫咪听见比其应该达到的更低声音的能力是基于其脑袋的大小而定的,可能是因为在鼓膜之后它们拥有一个格外大的共鸣腔。听见超声波的能力源于它具有其他哺乳动物所不具备的腔室特征:它分化为两个相互连接的隔室,因而增加了鼓膜将发生振动的频率范围。

    机动、竖立的耳朵是猫咪寻找方向的媒介,这在追踪林下沙沙作响的老鼠时是必不可少的。猫咪大脑所分析的到达左右耳声音之间的区别使得猫咪可以精确定位来源。对于落入我们听力范围内的低音调声音,例如当我们对猫咪说话时,到达一只耳朵的声音会与另一只稍微有点不同步。而且,抵达离声源最远的那只耳朵之时,高频率将会被遮盖,如此就提供了声源所在地更进一步的线索。这也是我们判定声音从何而来最为基本的方式,但猫咪还有一个别的把戏:耳朵的外面部分可以独立地移动,能够通过指向或远离声源来确定其方向。当它遇上超出我们听力范围的超声波时,比如一只老鼠的吱吱声,相位差因为太小而没什么用,但消声效应会变大并因此具有更大的信息量。因此,一只猫咪在判定声音是从右边还是左边来的并不存在什么困难。

    另外,它们外耳的结构,耳朵的可见部分,专业上称为耳郭,也能让猫对声源距地面有多高有一定判断。首要的是,耳郭中的皱纹增加了耳朵的坚挺度并使其保持竖立,但当声音通过耳道时,它们也造成了对任何声音的复杂变化;这些变化取决于声音所来自的地方在猫咪之上或之下有多远。不知何故,猫咪的大脑解译了这些改变,鉴于耳郭可能会移动,所以这一过程必然很困难。耳郭也是定向放大器,但与其说调整来接收老鼠的吱吱声,它们对其他猫咪发出的声音的频率尤为敏感,这使得在发情季节,公猫能够接收由母猫发出的呼唤,反之亦然。这或许也是猫咪耳朵中唯一不是专门限定于探测猎物的特征了。

    因此猫咪的听力在许多方面都优于我们,但在一个方面却不如我们:区分不同声音之间微小差别的能力,包括声调和强度。如果有可能训练一只猫去唱歌,它是无法唱准的(对安德鲁·劳埃德·韦伯〔Andrew Lloyd Webber〕来说这是个坏消息)。人类的耳朵在区分相似的声音上较为出色,或许这是由于对我们所使用的交流语音的适应,我们识别错综复杂的微妙语调的能力显示出我们对所听到声音情感内容的掌握,即便当说话者正试图掩饰他或她的嗓音时。这样的微妙之处或许已经不存在于猫咪之中了,虽然它们确实似乎喜欢我们以一种高声调的嗓音对它们说话。或许粗哑的男嗓音让它们想起了一只愤怒公猫的咆哮声。

    与听力一道,猫咪触觉特征的改进也在捕猎方面大有帮助。猫咪的爪子格外敏感,这也解释了为何许多猫咪不喜欢被人触摸它们的足部。不仅是猫咪的脚垫布满了接收器,可以告知它们爪下或爪间有什么,而且爪子也布满了神经末端,能让猫咪知道每只爪子所能延伸的距离以及其所承受的阻力。因为野猫通常在撕咬之前用前爪抓住猎物,它们的脚垫和爪子必须在猎物奋力想要逃脱之时提供必要的线索。猫咪长长的犬齿也对触摸极为敏感,可以精确地指挥猫咪进行猎杀,将其中一颗牙齿从受害者的颈部向脊椎间滑动,即刻杀死猎物且毫无痛苦。撕咬本身是被口鼻部和嘴唇上专门的接收器所触发的,它会精确告诉猫咪何时张嘴何时闭嘴。

    猫咪的胡须主要是改良后的毛发,但胡须所固着的口鼻部周围区域分布有一些可以告知猫咪每一根胡须能被向后弯曲多大距离以及多快的接收器。虽然猫咪的胡须并不能像鼠类那样机动灵活,但一只猫可以前后摆动它的胡须来补偿猛扑过去的远视以及防止胡须在打斗中造成损伤。猫咪还在眼睛上方、头的两侧以及脚踝附近拥有一簇强化的毛发,眼部的毛发会在眼睛受到威胁时触发眨眼反射。所有这些,与胡须一同合作,让猫咪能够判断它们是否可以通过开口的宽度。

    由这些毛发所收集到的信息帮助猫咪保持直立,但内耳里的前庭神经系统对猫咪精妙的平衡感做出了极大的贡献。与我们其他的感觉不同,平衡性几乎完全是在潜意识层次运行的,直到某一事物导致它失灵时,比如晕动病,我们几乎都不会注意到它。虽然它产生的信息被更为有效地使用了,但猫咪的前庭神经系统实际上与我们的是较为相似的。

    这一系统是由五条液体填充管组成的。在每一条管中,内部的感觉毛可以探测液体的任何运动,这只发生在猫咪头部突然扭转时;由于惯性,液体并不会向管子两侧移动得那么快,于是就把一侧的毛牵引了过来(如果你读到这里正喝着一杯咖啡的话,请试着轻轻旋转杯子:杯子中间的液体会在原位保持不动)。三条管子弯曲成了半圆,彼此在恰当的角度连成一线,来探测所有的三维运动。其他两条管子里,感觉毛连接在微小的晶体上,使得感觉毛在重力的作用下向下垂挂,让猫咪明白哪边是上,也知道它向前移动的速度。

    猫咪敏捷的一个原因就是因为它们依靠四条腿而不是两条腿走路。如果想要有效行进的话,四条腿就要协调一致,而猫咪具有两组单独的神经来完成这个过程。一组把每一条腿的位置分别传递给其他三条腿,其间无须大脑参与;另一组向大脑发出内耳平衡器官对与猫咪位置有关的比较信息。脖颈更多的反射能让猫咪即便是在不平坦的地面上快速奔跑也能保持头部的平稳性,这是为了保证眼睛一直盯着猎物。

    当从一个地方步行到另一个地方,猫咪会密切注意它们将要去的地方。由于它们拙劣的近视力,它们毫无理由向下看它们的前肢,因此它们会向前看三四步并简短记住前面的地形,这样就可以让它们跨过路上的任何障碍物。科学家最近断定,如果一只猫在行走时被一碟美味的食物分散了注意力,它就会忘记路况并且不得不再看一下周围的情况才能继续前进。在实验中,当猫咪分散注意力去看一边时,研究人员切断了头顶的光源;然后它就小心翼翼地前行,这意味着它对于道路的观察在短期记忆中已经消失了。然而如果这只猫在前爪跨过了一个障碍物之后被分散了注意力,当这个障碍物就在它的腹部之下,即便是在10分钟的延迟之后,它也会记住它应该在它开始继续前进时抬起它的后爪,并且即便这个障碍物对猫咪来说是未知的,已经从路上被移除的情况下。不知何故,对障碍物的视觉记忆会通过前爪从上面跨过去的简单行为就从短暂记忆转换成长期记忆4。

    当一只猫咪自由跳跃或一不小心滑倒时,它的重力探测系统是令人印象深刻的。在所有四只脚离地后不到十分之一秒,平衡器官就感觉到头应该从哪边向上,条件反射会导致脖颈发生旋转以便猫咪能够向下看到它所着陆的地方。其他条件反射首先导致前腿然后是后腿向下旋转。所有这些都发生在空中,没有任何可以让猫咪推进的东西。当前腿被旋转时,就会折叠起来以减少角动量,而后腿保持伸展;然后前腿会在后腿短暂折叠时伸展开来(见下页图,“一只猫咪如何在突然坠落时调整自己的身体”)。滑冰运动员是使用同样的原理来加速和减速旋转的,仅仅是通过收缩和伸展他们的手臂和腿来实现的。猫咪也会在旋转时短暂弯曲其柔韧的背部,这能进一步防止后背扭伤,消除前部的扭曲5。最后,所有四条腿都在准备落地前伸展开来,而后背同时发生弯曲来缓冲强大的冲击力。

    当半空中这一错综复杂的芭蕾舞发生之时,猫咪已经落下了10英尺之多。同样,如果没有足够的时间让猫咪准备好着陆,短距离坠落与长距离坠落对猫咪造成的伤害差不多或者更大一些。如果一只猫咪从高层建筑物或一棵高树上掉落,它还有另一个窍门:在最后选择好降落的位置前,通过把四条腿向侧面伸展来形成一个“降落伞”。实验室模拟显示,这限制了降落的速度到每小时53英里。这一策略显然可以让一些猫咪从高层建筑掉落中幸存下来,仅受到微小的伤害。

    与狗一样,猫咪也极度依赖于它们的嗅觉。猫咪的平衡性、听力以及夜视能力都比我们要强,但它们的嗅觉才是真正远胜于我们的地方。大家都知道家犬拥有灵敏的嗅觉,人们已经利用了这个特征数千年之久,这一超凡技术部分是由于它们具有巨大的嗅球,这是大脑中首先分析气味的部分。相对其大小,猫咪比狗的嗅球要小,但仍然比我们的要大多了。虽然科学家还没有对猫咪嗅觉能力进行像狗那样详细的研究,但我们没有理由来推断猫咪的嗅觉不太灵敏。毫无疑问,它显然比我们的要好多了。

    像那些狗一样,猫咪鼻子内部比我们拥有更多用来捕捉气味的表面区域,大约比我们多5倍。事实上,智人这个物种在这一方面显得尤为不足。在我们灵长类祖先的演化过程中,我们似乎已经拿我们大多数的嗅觉能力去交换了三色视觉能力,演化生物学家推断这让我们可以将红色成熟的果实和柔软粉红的叶片从其普遍营养价值较低的绿色对应物中区分出来。猫咪的嗅觉差不多是哺乳动物的典型代表,而狗比平均水平要更灵敏一些。正如大多数哺乳动物那样,进入鼻子的空气首先会被净化、湿润并在必要时被加热,然后经过被精致的蜂巢骨所支撑的皮肤,上颌鼻甲(maxilloturbinals)。然后空气抵达提取和解码气味的表面嗅觉膜,它被另一个骨质迷宫筛鼻甲(ethmoturbinals)所支撑。与狗不同,因为猫咪不会长距离追逐猎物,所以它们的上颌鼻甲并不是特别大;而狗必须同时嗅闻和奔跑,当它们这么做时其嗅觉膜总是处于被灰尘或干燥、寒冷的空气所伤害的危险之中。猫咪的习惯是坐着等待猎物,所以这对它们鼻中的空气调节系统所施加的压力更小。

    嗅觉膜的神经末梢会捕捉组成气味的分子。神经的尖端太过灵敏而不能接触到空气本身,因此它们被覆盖在一层让分子通过的黏液保护膜之下。这一薄膜必须非常薄;否则,分子要花费几秒钟的时间从空气流移动到神经末梢之上。如果这一情况属实,那么这一气味所携带的信息会在猫咪知道它在那里之前过期。为了得到迅速的反应,黏液必须被如此分散地传播以至于神经末梢有时会被损坏,例如,当它们暂时暴露在空气中时它们可能会变干,因此它们大约一个月会再生一次。

    在将信息传递到大脑之前,另一个嗅觉神经末梢由10到100条集结成束。猫咪拥有几百种嗅觉感受器,源于这些任何一个的信息已经被穿越鼻子的气味所触发。每一束都仅包含同种感受器的神经,在不混淆其所包含数据的情况下放大信号。在大脑中,从不同感受器输入的信息会与正在考虑建立图像的气味相比较。

    这一系统与眼睛不同,视网膜直接将信息传递给大脑,其每一部分会建立图像。鼻子不会像每只眼睛那样建立一个“二维”的图像;当猫咪吸入空气后,空气会在鼻腔中不断打转,无论是什么感受器,每一个气味分子的打击都纯属碰巧。与它们的视觉和听觉不同,甚至猫咪是否能感受到进入它们左右鼻腔的气味有略微不同,我们也不清楚。

    猫咪大概可以识别数千种不同的气味,因此它们不可能对每一种都配有一个感受器。当然,从哪一种感受器被激发的情况,猫咪可以推断它们所遇到的每一种气味的特征,以及与其他类型的相比有多大数量。虽然科学家们还没能精确地知道在任何一种哺乳动物中这一合成信息是如何被联合到一起的,但是这一系统的潜在解决方式是令人吃惊的。鉴于我们的大脑可以从三种视锥细胞中产生出100万种左右的独特颜色。因此几百个嗅觉感受器必然有能力去区分数以亿计的不同气味。很难说猫咪是否实现了这点,我们甚至不能精确地知道通过我们自己的鼻子能够辨别出多少种不同的气味,而我们只有猫咪感受器类型的大约三分之一到二分之一。基于以上这些外推法,哺乳动物嗅觉感受器系统似乎实在是设计得太到位了,科学至今还不能解释为何会如此。一言以蔽之,猫咪理论上应该能够区分比其一生中有可能遇到的更多的气味。

    科学家对猫咪是如何利用它们敏感鼻子的方面知之甚少。猫咪最引人注目的就是对猫薄荷气味的反应,但这似乎是一种畸变(参见上面的知识框“猫薄荷和其他刺激剂”)。因为我们已经将狗的嗅觉应用于多种目的上,所以我们知道了大量有关家犬嗅觉能力的知识:比如,查找游戏、追踪逃犯以及侦查违禁品。如果猫咪也像家犬那样容易训练,我们可能会发现它们的嗅觉表现能力接近于家犬。对任何一只猫进行几分钟的粗略观察就能发现它一直在不停嗅闻着周围的味道,它们是为了确定周围的东西是什么气味。然而引人注目的是,直到2010年才有第一个对猫咪会使用嗅觉来捕猎的科学解释发表。

    猫咪在猫薄荷上打滚