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在前幾集的節目內容中，主持人謝伯讓已經介紹過三種學習方法中的其中兩種，分別是古典制約學習和操作制約學習。而在這集節目裡，我們要探索的則是「認知學習（cognitive learning）」這種不需經過制約，而直接透過觀察與模仿來學習的方式。

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認知學習主要需要哪兩種能力？而其中鏡像模仿能力的生理基礎是什麼？科學家又是如何發現的呢？

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本集重點：

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01:11 認知學習需要的兩項能力

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05:41 鏡像神經元的發現歷史與作用

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謝伯讓的腦科學世界：https://www.facebook.com/pojanghsieh
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【本集節目是由鏡好聽製作播出的《大腦好好玩第四季》】

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每隔週四上線全新一集  

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開啟小鈴鐺、按下追蹤，持續關注最新節目 

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製作人：余韋達 

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後製：劉寶苓

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圖片：Shutterstock

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節目內容全文：

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 在前幾集的節目內容中，我們已經看過了三種學習中兩種，分別是古典制約學習、和操作制約學習。那在看完了這兩種制約學習之後，你可能會問，古典制約學習、和操作制約學習，是不是已經囊括了全部的學習呢？還是說，其實不透過制約，我們也有可能進行學習呢？

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關於這個問題，答案是可以的，我們確實可以不經過制約，而直接透過「觀察」來學習。那這種學習方式，就是所謂的認知學習（cognitive learning），也就是我們可以透過觀察、或是透過知識來學習，而不需要透過直接經驗或體驗來學習。

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而這種認知學習法，主要需要兩種能力，第一種能力，則是觀察事物之間的關聯與結果的認知能力。第二種能力，則是鏡像模仿能力，也就是設身處地去設想自己也在進行同樣行為的能力。

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如果更精確一點來說，認知學習所涉及的能力之一，就是「模擬（simulation）」的能力，透過這種模擬能力，我們就可以不用親自去經歷，然後改成直接在腦中模擬來進行學習。換句話說，就是我們的學習可以透過「代理制約」的方式來進行，那代理制約的英文（vicarious conditioning），也就是只要觀察到制約學習出現在別人的身上，我們就足以學到其中的因果關聯。

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好，那有趣的是，這種認知學習能力，並不是人類所獨有。其實在許多高等生物身上都看得見這種現象。比方說，哥倫比亞大學的Herbert Terrace就曾經在一項實驗中發現，如果你把兩隻猴子，分別關在相鄰的兩個籠子裡面，然後當其中一隻猴子觀察到隔壁的猴子依序在螢幕上點選圖片就能獲得食物之後，他自己就能夠如法泡製，然後也會依照一樣的順序去點選圖片來獲得食物。

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至於在人類身上，這種鏡像模仿的學習能力，其實已經演化到了一個極致，比方說，我們常常都會不自覺、不自主地去學習或模仿別人的動作和情緒。

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在小孩身上，有時候甚至會出現「過度模仿」的現象，英文是（over-imitating），也就是說，即使有些動作模仿起來並不會有任何的功能和獎勵，但小孩也仍會模仿。例如像小孩有時候會隨便抓取一個物體放在耳朵旁邊，然後模仿大人在假裝講電話那樣。

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值得注意的是，如果這種模仿機制受損，可能就會出現類似自閉症的狀態，比方說，一般的小孩在幾個月的時候，就可以發展出視線追蹤的能力，好讓自己可以注意到別人正在注意的東西，透過這種方式，小孩就可以在大人轉頭注意別的地方的時候，也一起把注意力跟著轉移過去。但是自閉症的兒童，就比較不會出現這樣的現象。

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還有，這種鏡像模仿學習的能力，對社會行為影響十分重要。比方說，研究發現，在推動或教導所謂的「利社會行為」時，如果可以直接透過以身作則的身教來誘發模仿行為的話，那似乎就會比透過知識宣導的方法更有效。

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同樣的，反面來說，鏡像模仿學習可能也會造成負面的社會行為影響。比方說，研究發現，受虐的孩童長大後較容易成為施虐者。根據統計，將近有30%的受虐孩童長大後會變成施虐的父母。而其中的一種可能原因，可能就是因為他們透過鏡像模仿的方式習得了這些虐待行為。

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那更確切的證據，我們則可以看看史丹佛大學心理學家班杜拉的實驗，班杜拉（Albert Bandura），他曾經做過一個波波玩偶實驗（BOBO doll experiment）。在這項實驗中，孩童會先透過影片來認識這個波波玩偶，他們會從影片中看到，大人在和波波玩偶接觸時，總是會一直對這個玩偶又打、又罵、又踢。

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當看完影片，實驗人員就會把小孩和玩偶放在同一個房間裡面，結果發現，小孩也會出現打罵玩偶的現象。

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後續的相關研究也發現，孩童的侵略行為與他們觀看暴力影片的次數頻率有正相關。關於這些現象的一種解釋方法就是，孩童可能是透過鏡像模仿，而習得這些社會行為的。

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・鏡像神經元

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好，那接下來我們就要進一步追問，鏡像模仿行為的神經基礎是什麼呢？關於鏡像模仿行為的神經基礎，現在科學家也還不是很清楚，但是有一些證據顯示，鏡像模仿行為，可能和一種神經細胞有關，這種神經細胞就叫做鏡像神經元（mirror neuron）。

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所謂的鏡像神經元，就是當我們看到別人在進行某些動作、或是看到別人正在經歷某些感受的時候，腦中的這些鏡像神經元就會活躍，而且當我們自己在經歷同樣的動作或感受的時候，這些鏡像神經元也同樣會活躍。

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不過呢，由於鏡像神經元在人腦中的相關證據目前還算是比較少，所以我們在這邊就只先介紹一些猴子腦中的鏡像神經元給大家參考。

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・鏡像神經細胞的特性

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關於鏡像神經細胞的發現歷史，我們其實可以回溯到1980年代。在當時，其實科學家還沒有鏡像神經細胞的證據，甚至連相關的概念跟理論都沒有。當時的認知科學家在探討為什麼我們人類可以理解別人的動作的時候，主要是採取視覺記憶的理論。

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比方說，當中午時間到了，如果你的同事走過來在你面前比出拿筷子吃東西的動作時，你大概就會知道他是在問你吃飯了沒？或是要不要去吃飯？

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而1980年代的認知科學家認為，我們之所以看得懂這樣的動作，是因為我們的腦中已經先儲存了這個動作的視覺記憶，所以只要眼前有人比出吃飯這個動作，而且和我們過去的視覺記憶相符，我們就可以回憶、可以理解這個動作的意義。

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而在生理學上，科學家也確實在猴子腦中找到一個視覺腦區，這個視覺腦區會在看到動作時有反應。例如顳葉中有一個腦區，這個腦區的縮寫名字叫做ＳＴＳ，全名是（superior temporal sulcus），superior 是上面的意思，temporal 是顳頁，sulcus是腦溝，所以superior temporal sulcus（ＳＴＳ），中文是「顳上溝」。

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猴子的ＳＴＳ腦區中的神經細胞，會在猴子看到人類的動作的時候有反應，而且不管這個動作是真的人在猴子眼前做動作，還是電腦螢幕上有人類在做動作的影片，ＳＴＳ中的這些細胞都會活躍。

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此外，ＳＴＳ腦區中的不同細胞，也展現出了對不同動作的專一性，比方說其中有些細胞只對朝向特定方向的走路動作有反應，有些只對用手抓取東西的動作有反應等等。總而言之，在當時，這些發現都指出，我們在辨識和理解動作的時候，可能就是依靠我們對動作的視覺記憶來完成的。

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不過，這個透過視覺記憶來理解動作的理論，在1990年代開始受到挑戰。義大利的神經科學家瑞佐拉提（Giacomo Rizzolatti），在額葉和頂葉中發現了兩個腦區，叫做F5C和PFG。這兩個腦區中的神經細胞，不但會在猴子看到別人的動作時有反應，而且也會在自己執行同一個動作時出現反應。目前的研究認為，F5C和PFG裡面的這一種神經細胞，應該就是鏡像神經細胞。而瑞佐拉提的團隊更提出了一個新的理論來解釋動作認知的現象，他們認為，我們之所以能夠辨識和理解動作，其實不是單靠視覺記憶，而是必須把「視覺表徵」和腦中的「動作表徵」進行比對才能來完成。

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也因此，相較於之前的視覺記憶假說，瑞佐拉提的假說被稱為是「直接比對假說」，英文是（direct-matching hypothesis）。

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好，我們再來更深入一點，看一下這些鏡像神經細胞的特性。瑞佐拉提（Rizzolatti）當年發現，當猴子伸手去抓食物時，腦中的鏡像神經細胞會在猴子快要抓到食物的時間點前後，出現活躍的狀態。

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不過呢，如果只是單單看這一項結果，其實並沒什麼特別的地方，因為這些細胞可能就只是和抓取食物的動作有關的動作細胞而已。

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但是，如果我們再看看這同一個神經細胞、在其他情境下的反應，我們就可以更近一步了解這個細胞的本質。

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Rizzolatti後來發現，這個神經細胞除了猴子自己抓取食物的時候會活躍，當猴子在觀看一個人在抓取食物的時候，這個神經細胞也會出現和剛剛一樣的活躍反應。那這個結果就告訴我們，這個神經細胞，可能不是單純的和抓取食物有關，而是不管在自己抓取食物的時候、或是看到別人抓取食物的時候，都會活躍，因此它表徵的可能不是動作本神，而是一種關於動作的意圖，例如像是抓食物去吃的意圖。

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好了，那這時候你可以繼續追問，誒，這個神經細胞真的是在表徵抓取食物的意圖嗎？還是他只是在表徵「抓取東西」的這個動作而已？如果這個神經細胞真的是在表徵「抓食物來吃」這樣的特定意圖，那麼應該就只會在自己抓食物來吃、或是看到別人抓食物去吃的時候才會活躍，而不應該在自己抓取不能吃的物體、或是別人隨便抓取不能吃的物體時活躍。

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那關於這樣的質疑，也確實有科學家去進行驗證。結果發現，這些神經細胞還真的只會在抓食物吃的時候，才會有較強的反應。Rizzolatti在實驗中發現，猴子在抓東西吃時，鏡像神經細胞的反應會很強烈，但若猴子只是抓東西放到杯子中，則反應就比較弱。同時呢，如果是看到別人抓東西去吃，反應也很強，但若是看到別人抓東西放進杯子，則就不會有什麼反應。

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由此可知，這種神經細胞應該是表徵了特定的動作意圖，而不會對所有的動作都有反應。

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好，那以上就是關於學習的相關發現和理論。那現在我們已經介紹過古典制約學習、操作制約學習、還有認知學習，以及鏡像神經元。在接下來的節目中，我們還會介紹一些特殊的學習現象，比如說睡眠學習和迷信的產生機制，然後最後再來反思一下行為主義的解釋力。

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在前幾集的節目內容中，主持人謝伯讓已經介紹過三種學習方法中的其中兩種，分別是古典制約學習和操作制約學習。而在這集節目裡，我們要探索的則是「認知學習（cognitive learning）」這種不需經過制約，而直接透過觀察與模仿來學習的方式。

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認知學習主要需要哪兩種能力？而其中鏡像模仿能力的生理基礎是什麼？科學家又是如何發現的呢？

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本集重點：

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01:11 認知學習需要的兩項能力

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05:41 鏡像神經元的發現歷史與作用

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【本集節目是由鏡好聽製作播出的《大腦好好玩第四季》】

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每隔週四上線全新一集  

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製作人：余韋達 

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後製：劉寶苓

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 在前幾集的節目內容中，我們已經看過了三種學習中兩種，分別是古典制約學習、和操作制約學習。那在看完了這兩種制約學習之後，你可能會問，古典制約學習、和操作制約學習，是不是已經囊括了全部的學習呢？還是說，其實不透過制約，我們也有可能進行學習呢？

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關於這個問題，答案是可以的，我們確實可以不經過制約，而直接透過「觀察」來學習。那這種學習方式，就是所謂的認知學習（cognitive learning），也就是我們可以透過觀察、或是透過知識來學習，而不需要透過直接經驗或體驗來學習。

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而這種認知學習法，主要需要兩種能力，第一種能力，則是觀察事物之間的關聯與結果的認知能力。第二種能力，則是鏡像模仿能力，也就是設身處地去設想自己也在進行同樣行為的能力。

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如果更精確一點來說，認知學習所涉及的能力之一，就是「模擬（simulation）」的能力，透過這種模擬能力，我們就可以不用親自去經歷，然後改成直接在腦中模擬來進行學習。換句話說，就是我們的學習可以透過「代理制約」的方式來進行，那代理制約的英文（vicarious conditioning），也就是只要觀察到制約學習出現在別人的身上，我們就足以學到其中的因果關聯。

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好，那有趣的是，這種認知學習能力，並不是人類所獨有。其實在許多高等生物身上都看得見這種現象。比方說，哥倫比亞大學的Herbert Terrace就曾經在一項實驗中發現，如果你把兩隻猴子，分別關在相鄰的兩個籠子裡面，然後當其中一隻猴子觀察到隔壁的猴子依序在螢幕上點選圖片就能獲得食物之後，他自己就能夠如法泡製，然後也會依照一樣的順序去點選圖片來獲得食物。

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至於在人類身上，這種鏡像模仿的學習能力，其實已經演化到了一個極致，比方說，我們常常都會不自覺、不自主地去學習或模仿別人的動作和情緒。

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在小孩身上，有時候甚至會出現「過度模仿」的現象，英文是（over-imitating），也就是說，即使有些動作模仿起來並不會有任何的功能和獎勵，但小孩也仍會模仿。例如像小孩有時候會隨便抓取一個物體放在耳朵旁邊，然後模仿大人在假裝講電話那樣。

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值得注意的是，如果這種模仿機制受損，可能就會出現類似自閉症的狀態，比方說，一般的小孩在幾個月的時候，就可以發展出視線追蹤的能力，好讓自己可以注意到別人正在注意的東西，透過這種方式，小孩就可以在大人轉頭注意別的地方的時候，也一起把注意力跟著轉移過去。但是自閉症的兒童，就比較不會出現這樣的現象。

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還有，這種鏡像模仿學習的能力，對社會行為影響十分重要。比方說，研究發現，在推動或教導所謂的「利社會行為」時，如果可以直接透過以身作則的身教來誘發模仿行為的話，那似乎就會比透過知識宣導的方法更有效。

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同樣的，反面來說，鏡像模仿學習可能也會造成負面的社會行為影響。比方說，研究發現，受虐的孩童長大後較容易成為施虐者。根據統計，將近有30%的受虐孩童長大後會變成施虐的父母。而其中的一種可能原因，可能就是因為他們透過鏡像模仿的方式習得了這些虐待行為。

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那更確切的證據，我們則可以看看史丹佛大學心理學家班杜拉的實驗，班杜拉（Albert Bandura），他曾經做過一個波波玩偶實驗（BOBO doll experiment）。在這項實驗中，孩童會先透過影片來認識這個波波玩偶，他們會從影片中看到，大人在和波波玩偶接觸時，總是會一直對這個玩偶又打、又罵、又踢。

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當看完影片，實驗人員就會把小孩和玩偶放在同一個房間裡面，結果發現，小孩也會出現打罵玩偶的現象。

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後續的相關研究也發現，孩童的侵略行為與他們觀看暴力影片的次數頻率有正相關。關於這些現象的一種解釋方法就是，孩童可能是透過鏡像模仿，而習得這些社會行為的。

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・鏡像神經元

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好，那接下來我們就要進一步追問，鏡像模仿行為的神經基礎是什麼呢？關於鏡像模仿行為的神經基礎，現在科學家也還不是很清楚，但是有一些證據顯示，鏡像模仿行為，可能和一種神經細胞有關，這種神經細胞就叫做鏡像神經元（mirror neuron）。

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所謂的鏡像神經元，就是當我們看到別人在進行某些動作、或是看到別人正在經歷某些感受的時候，腦中的這些鏡像神經元就會活躍，而且當我們自己在經歷同樣的動作或感受的時候，這些鏡像神經元也同樣會活躍。

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不過呢，由於鏡像神經元在人腦中的相關證據目前還算是比較少，所以我們在這邊就只先介紹一些猴子腦中的鏡像神經元給大家參考。

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・鏡像神經細胞的特性

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關於鏡像神經細胞的發現歷史，我們其實可以回溯到1980年代。在當時，其實科學家還沒有鏡像神經細胞的證據，甚至連相關的概念跟理論都沒有。當時的認知科學家在探討為什麼我們人類可以理解別人的動作的時候，主要是採取視覺記憶的理論。

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比方說，當中午時間到了，如果你的同事走過來在你面前比出拿筷子吃東西的動作時，你大概就會知道他是在問你吃飯了沒？或是要不要去吃飯？

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而1980年代的認知科學家認為，我們之所以看得懂這樣的動作，是因為我們的腦中已經先儲存了這個動作的視覺記憶，所以只要眼前有人比出吃飯這個動作，而且和我們過去的視覺記憶相符，我們就可以回憶、可以理解這個動作的意義。

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而在生理學上，科學家也確實在猴子腦中找到一個視覺腦區，這個視覺腦區會在看到動作時有反應。例如顳葉中有一個腦區，這個腦區的縮寫名字叫做ＳＴＳ，全名是（superior temporal sulcus），superior 是上面的意思，temporal 是顳頁，sulcus是腦溝，所以superior temporal sulcus（ＳＴＳ），中文是「顳上溝」。

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猴子的ＳＴＳ腦區中的神經細胞，會在猴子看到人類的動作的時候有反應，而且不管這個動作是真的人在猴子眼前做動作，還是電腦螢幕上有人類在做動作的影片，ＳＴＳ中的這些細胞都會活躍。

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此外，ＳＴＳ腦區中的不同細胞，也展現出了對不同動作的專一性，比方說其中有些細胞只對朝向特定方向的走路動作有反應，有些只對用手抓取東西的動作有反應等等。總而言之，在當時，這些發現都指出，我們在辨識和理解動作的時候，可能就是依靠我們對動作的視覺記憶來完成的。

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不過，這個透過視覺記憶來理解動作的理論，在1990年代開始受到挑戰。義大利的神經科學家瑞佐拉提（Giacomo Rizzolatti），在額葉和頂葉中發現了兩個腦區，叫做F5C和PFG。這兩個腦區中的神經細胞，不但會在猴子看到別人的動作時有反應，而且也會在自己執行同一個動作時出現反應。目前的研究認為，F5C和PFG裡面的這一種神經細胞，應該就是鏡像神經細胞。而瑞佐拉提的團隊更提出了一個新的理論來解釋動作認知的現象，他們認為，我們之所以能夠辨識和理解動作，其實不是單靠視覺記憶，而是必須把「視覺表徵」和腦中的「動作表徵」進行比對才能來完成。

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也因此，相較於之前的視覺記憶假說，瑞佐拉提的假說被稱為是「直接比對假說」，英文是（direct-matching hypothesis）。

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好，我們再來更深入一點，看一下這些鏡像神經細胞的特性。瑞佐拉提（Rizzolatti）當年發現，當猴子伸手去抓食物時，腦中的鏡像神經細胞會在猴子快要抓到食物的時間點前後，出現活躍的狀態。

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不過呢，如果只是單單看這一項結果，其實並沒什麼特別的地方，因為這些細胞可能就只是和抓取食物的動作有關的動作細胞而已。

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但是，如果我們再看看這同一個神經細胞、在其他情境下的反應，我們就可以更近一步了解這個細胞的本質。

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Rizzolatti後來發現，這個神經細胞除了猴子自己抓取食物的時候會活躍，當猴子在觀看一個人在抓取食物的時候，這個神經細胞也會出現和剛剛一樣的活躍反應。那這個結果就告訴我們，這個神經細胞，可能不是單純的和抓取食物有關，而是不管在自己抓取食物的時候、或是看到別人抓取食物的時候，都會活躍，因此它表徵的可能不是動作本神，而是一種關於動作的意圖，例如像是抓食物去吃的意圖。

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好了，那這時候你可以繼續追問，誒，這個神經細胞真的是在表徵抓取食物的意圖嗎？還是他只是在表徵「抓取東西」的這個動作而已？如果這個神經細胞真的是在表徵「抓食物來吃」這樣的特定意圖，那麼應該就只會在自己抓食物來吃、或是看到別人抓食物去吃的時候才會活躍，而不應該在自己抓取不能吃的物體、或是別人隨便抓取不能吃的物體時活躍。

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那關於這樣的質疑，也確實有科學家去進行驗證。結果發現，這些神經細胞還真的只會在抓食物吃的時候，才會有較強的反應。Rizzolatti在實驗中發現，猴子在抓東西吃時，鏡像神經細胞的反應會很強烈，但若猴子只是抓東西放到杯子中，則反應就比較弱。同時呢，如果是看到別人抓東西去吃，反應也很強，但若是看到別人抓東西放進杯子，則就不會有什麼反應。

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由此可知，這種神經細胞應該是表徵了特定的動作意圖，而不會對所有的動作都有反應。

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好，那以上就是關於學習的相關發現和理論。那現在我們已經介紹過古典制約學習、操作制約學習、還有認知學習，以及鏡像神經元。在接下來的節目中，我們還會介紹一些特殊的學習現象，比如說睡眠學習和迷信的產生機制，然後最後再來反思一下行為主義的解釋力。

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