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魚只有7秒記憶嗎?

果殼網_96
・2016/07/25 ・3177字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 500 ・六年級
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魚真如我們想得這麼笨嗎?圖/pixabay

文/拟南芥

流言:在網絡上,有一段話流傳很廣:「早在很久以前,有人告訴我:魚的記憶只有 7 秒,7 秒之後它就不會記得曾經的事情了,所有的一切又都會變成嶄新的開始。所以,在那一方小小的魚缸裡面,它永遠不會覺得無聊。」假如單純地把這段話當作童話來看並沒有什麼問題,不過,也有很多人把它當成了科學事實。在很多問答網站上,都有問題詢問這段話是否科學。[1] [2]

真相:事實上,如果把「魚的記憶有 7 秒」當成一個科學的結論,就會產生很多疑問。記憶能力可以被精確到秒嗎?如果魚的平均記憶有 7 秒,那麼一些比較笨的魚的記憶豈不是只有 2、3 秒?當這些「笨」魚咬了一口食物以後,會不會瞬間忘記嘴裡含著的東西是什麼?

幸運的是,魚類作為脊椎動物中較早出現的物種,有著相當獨特的進化地位,所以,有很多科學研究是關於魚類記憶的。雖然作為實驗材料的魚的種類並不相同,實驗方法和具體的目的也不一樣,不過幾乎所有關於魚類記憶的研究都表明,魚的記憶遠不止 7 秒。

實驗證據顯示一切

早在上世紀 60 年代,當化學開始介入神經生物學的時候,就已經有人研究金魚的記憶能力了。1965 年,美國密歇根大學的研究人員用金魚做了一個實驗。他們把金魚放在一個很長的魚缸裡,然後在魚缸的一端射出一道亮光,20 秒後,再從魚缸射出亮光的一端釋放電擊。很快,金魚就對電擊形成了記憶,當它們看到光的時候,不等電擊釋放到水里就會迅速游到魚缸的另一頭,以躲避電擊。設計實驗的科學家們發現,只要進行合理的訓練,這些金魚可以在長達1個月的時間裡一直記住躲避電擊的技巧。[3]

除了 金魚,另一種有名的觀賞魚——天堂魚——也有很強的記憶能力。當這種魚在水池中遇到陌生的金魚時,會好奇地游來游去,打量著新來的陌生鄰居,直到失去興趣為止。如果天堂魚和金魚第二次在水箱中相遇的話,它們會很快發現對方是老熟人而失去探索的興趣。實驗發現,這樣的記憶力至少可以保持3個月的時間。[4]

很快,科學家發現生物學研究上的模式生物——斑馬魚——也是一種相當聰明的動物,可以完成各種各樣的任務。2002 年,美國俄亥俄州的托雷多大學(University of Toledo)的幾位研究人員測試了斑馬魚的記憶能力。在訓練過程中,他們會在餵食前給斑馬魚一個紅光作為信號,訓練中止 10 天以後,斑馬魚仍然記得紅燈信號說明進食的時間到了[5]。在實驗室裡,斑馬魚還可以很快學會如何走迷宮[6],根據聲音信號尋找食物[5],記住捕食者的形狀,根據提示躲避電擊。

有趣的是,斑馬魚和人類的記憶特點有相似之處。對於這些小魚而言,過大的壓力會讓它們記不住東西[7],注意力分散也會降低學習效率[8]。斑馬魚的記憶能力也會隨著衰老而逐漸減退。

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斑馬魚。圖/By Oregon State University –flickr

長期記憶也不是不可能

那麼,魚類會不會有更加強大的記憶能力呢,例如把一件事記上好幾年?相關的學術研究非常有限,這是因為很多種類的魚甚至活不了那麼長的時間,而且數年的時間對於一個急著發表論文的研究生來說也確實太長了。不過,也有一些並不正式的觀察結果顯示,某些魚類確實可能有長時間的記憶。

伊利諾伊大學香檳分校心理系的教授埃里克森(Charles W. Eriksen)曾經註意到,他的鄰居在餵魚前總要搖晃裝魚食的罐子,而池塘中的魚在聽到魚食在罐中晃動的聲音以後,也會從四面八方聚攏,準備進食。受到這個現象的啟發,埃里克森決定做一個相當簡單的實踐。他在自家的魚池裡養了一些鯰魚,每次餵魚的時候埃里克森都要大喊幾聲「魚!魚!」(fish-fish)。經過了幾個月的訓練,每當埃里克森喊話的時候,總會有 19 條鯰魚游到他的身邊。第二年夏天,埃里克森又重複了一遍這一個過程,這一次,一共有 16 條魚聽從他的口令。

當埃里克森再次回到他的魚池的時候,已經過了 5 年的時間。不過他仍然決定測試一下自己養的鯰魚還有沒有保存著之前的記憶。於是,埃里克森再一次來到池塘旁邊,喊了幾聲「魚!魚!」。讓他感到驚訝的是,即使他還沒有來得及把魚食投到水里,已經有 9 條魚游了過來。第二天,接受他召喚的鯰魚的數量增加到了 13 條。埃里克森在給同行的信中描述了這個實驗,作為魚類記憶能力的參考。[9]

加拿大英屬哥倫比亞大學(University of British Columbia)的魚類學家皮徹(Tony J. Pitcher)也曾經在《魚類認知和行為》(Fish Cognition and Behavior)一書中描述過一個實驗。在他的實驗室中,金魚飼養池裡被置入了兩種不同顏色的管子。只有當金魚選擇了正確的顏色,才能獲得食物。在訓練了一段時間以後,帶有顏色的管子被取出。過了一年,當研究人員再一次把管子放入池中的時候,金魚立刻選擇了帶有可以取得食物顏色的管子[9]。

埃里克森的觀察和皮徹的實驗說明,魚類很可能有長達一年至數年的記憶。考慮到大部分魚類的壽命也只有幾年時間,它們的記憶還是相當持久的。此外,還有一些研究表明,著名的洄游魚類鮭魚之所以能夠在成年以後返回自己的出生地,是因為它們對自己幼年的生活環境的氣味形成了記憶。[10]

魚為什麼有記憶

為什麼魚類會有記憶能力?這個問題很複雜,很多研究也只是初步揭示了某些可能的原因。如果給幼年的斑馬魚聞到苯乙醇(Phenethyl alcohol)的芳香氣味,這些斑馬魚直到成年都能記住這種味道。研究顯示,暴露在苯乙醇之下的幼年斑馬魚的嗅上皮(olfactory epithelium)細胞中,有一個叫做 otx2 的基因的表達量明顯增加了。而且,這個基因即使在斑馬魚發育到成年以後,仍然保持在很高的水平。有意思的是,如果讓幼年斑馬魚暴露在其它氣味面前,otx2 基因並不會持續地提高表達量,這說明 otx2 很可能是讓斑馬魚記住苯乙醇的特殊氣味的分子。[11]

結論:謠言粉碎。在世界上的其它國家,魚只有 7 秒(或者 3 秒)記憶的說法也流傳甚廣。根據悉尼大學的沃德(Ashley Ward)的考證,這種說法來自一則廣告。但是也許是歷史過於久遠的原因,準確的來源已經很難找到了。沃德還認為,早期的動物學家在測試魚類記憶能力的時候,採用了過於復雜的方法。這些適合對人類進行智力測試的任務對魚類來說顯然太困難了,所以實驗的魚類留下了比較糟糕的記錄,這可能也是這則流言產生的原因之一[12]。總之,所有關於魚類記憶的研究都表明,魚的記憶遠不止7秒。「魚的記憶只有7秒,永遠不會覺得無聊」的說法儘管美麗,只是傳說。

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經過訓練的金魚,是否更容易記住正確路線穿過迷宮?圖/Discovery «流言終結者»第2季11集

美國探索頻道著名的電視節目《流言終結者》也做過這個流言的專題,不過那裡面的說法是「金魚的記憶只有 3 秒」。節目的兩位主持人 Jamie Hyneman 和 Adam Savage 設計了一個簡單的迷宮,然後把金魚放在迷宮的起點處,魚食放在迷宮的終點。經過訓練以後,這些金魚會更迅速地由起點出發找到終點的食物,並且明顯會記住正確的路線。節目最後的結論是 Myth Busted,金魚的記憶遠不止 3 秒鐘。

本文轉載自果殼網

參考文獻:

  • [1] 百度知道:魚的記憶只有七秒嗎?
  • [2] SOSO問問:魚的記憶只有7秒嗎???
  • [3] Agranoff BW, Davis RE, Brink JJ.Chemical studies on memory fixation in goldfish.Brain Res. 1966 Mar-Apr;1(3):303-9.
  • [4] CsányiV, CsizmadiaG, Miklosi A.Long-term memory and recognition of another species in the paradise fish.Animal Behavior. 1989 June; 37(6): 908-911.
  • [5] ( 1 , 2 ) Williams FE, White D, Messer WS. A simple spatial alternation task for assessing memory function in zebrafish. Behav Processes. 2002 Jun 28;58(3):125-132.
  • [6] Sison M, Gerlai R. Associative learning in zebrafish (Danio rerio) in the plus maze. Behav Brain Res. 2010 Feb 11;207(1):99-104.
  • [7] Yu L, Tucci V, Kishi S, Zhdanova IV. Cognitive aging in zebrafish. PLoS One. 2006 Dec 20;1:e14.
  • [8] Gaikwad S, Stewart A, Hart P, Wong K, Piet V, Cachat J, Kalueff AV. Acute stress disrupts performance of zebrafish in the cued and spatial memory tests: the utility offish models to study stress-memory interplay. Behav Processes. 2011 Jun;87(2):224-30.
  • [9] ( 1 , 2 ) Stéphan G. Reeb. Long-term memory in fishes. 2008.
  • [10] Whitloc, KE Olfactory Imprinting and Environmentally Induced Gene expression: Is it possible to manage salmon populations through environmental manipulations?
  • [11] Harden MV, Newton LA, Lloyd RC, Whitlock KE. Olfactory imprinting is correlated with changes in gene expression in the olfactory epithelia of thezebrafish. J Neurobiol. 2006 Nov;66(13):1452-66.
  • [12] The Memory Theory In Fish

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我們的失眠和喜鵲的失眠有什麼地方不一樣?

胡中行_96
・2022/05/12 ・2031字 ・閱讀時間約 4 分鐘

輾轉反側,徹夜難眠的時候,您幾點起床?就算醒了,工作效率是否異常低落?
在此,請您非但別只想到自己,還要拿出一點同理心:因為被剝奪睡眠的澳洲喜鵲,也深受困擾。

徹夜難眠很可能會影響工作效率。圖/Pixabay

捉野生喜鵲來做失眠相關的實驗

2022 年 4 月的《科學報告》期刊,有一篇標題冗長的論文,叫做〈失眠削弱澳洲喜鵲的認知表現並改變其歌曲產出〉[1]。其第一作者澳洲 La Trobe 大學博士候選人 Robin Johnsson,認為歌唱的時辰與類型,對於喜鵲的社交生活相當重要,並以此做為研究主題[2]。且不論在 COVID-19 疫情之前,有些人就已經沒什麼社交生活,更不要談呼朋引伴一起歡唱 KTV,人家喜鵲可是隨時都過得多采多姿。

喜鵲齊聲合唱。影/Youtube

於是,牠們就被科學家抓去做實驗了。

首先,研究團隊架設陷阱,用起士誘捕野生喜鵲。為牠們戴上標有序號的腳環之後,再關進裝有監視器的房間裡。接著,為了測量腦電波圖(electroencephalogram, EEG)與肌肉電位圖(electromyogram, EMG),科學家把無辜的喜鵲抓來開刀。於其腦部表面和頸部肌肉,植入電極貼片(electrodes),方便之後記錄睡眠狀態[1]

然後,喜鵲們就去接受特訓。

反覆訓練後篩選符合資格的喜鵲來做失眠實驗

研究團隊準備了一種木製食器,左右各挖一個淺槽。其中一個槽裡,盛裝少量起士和麵包蟲。第一次食物直接攤在眼前,不加以掩飾;第二次猶抱琵琶半遮面;第三次開始蓋子完全擋住凹槽,令喜鵲啥也看不見。在訓練的初期,全部的食器都採用灰色蓋子。直到最後的「聯想學習」(associative learning),蓋子被換成黑色或白色。喜鵲掀開特定顏色的蓋子,發現下面藏有食物。這樣重複 15 次,讓牠們不把「食」、「色」的關係兜在一起也難[1]

認知測試的教具,澳洲喜鵲執行聯想或逆向學習任務。圖/參考資料 1

結訓後,研究團隊把食器裡的獎勵換成「不會動的麵包蟲冷盤」(chilled, unmoving mealworms),為喜鵲舉辦驗收成果的模擬考。除了執行「聯想學習」的覓食活動,科學家也期望牠們展現「反轉學習」(reversal learning)的能力。將蓋子的顏色調換,要喜鵲嘗試選出有食物的凹槽。這個階段有一些評分要點[1],例如:

  1. 喜鵲做出第一次選擇時,是否有延遲的行為。緩慢的反應,代表注意力不集中,或動機下降。
  2. 喜鵲得經過幾回,才能達到連續 12 次嘗試中,有 10 次正確的及格分數。
  3. 喜鵲選擇正確瓶蓋的比率。

凡是順利通過模擬考的喜鵲們,便能晉升至下一關。

在實驗的主要階段,喜鵲們被劃為三組,分別體驗下列三種睡眠模式之一:無干擾睡眠、6 小時睡眠剝奪,以及 12 小時睡眠剝奪。研究人員防止喜鵲睡著的花招,包括:迫近或拍打鳥舍、發出噪音,或是輕撫充滿睡意的喜鵲[1]。如同可憐的臺灣中學生,明明前晚都沒睡飽,隔天還得參加考試。研究人員存心要看失眠的喜鵲,怎麼失常。

人類跟喜鵲一樣會被睡眠影響行為

正式測驗的結果不出所料,沒睡飽的喜鵲容易犯錯,而且要花較長的時間,才能選出正確答案。有些喜鵲甚至失去參與測驗的動機,傾向找機會補眠。其實以前的研究便顯示,失眠也會降低人類的認知表現。諸如參與動機、清醒程度(alertness)、注意力、警戒等級(vigilance)等,都會受到負面影響[1]

除了喜鵲考試的成績,科學家也記錄了牠們社交行為的變化。失眠的喜鵲寧可睡覺,也不要唱歌。最後就算唱了,單曲的長度卻意外地延展。原本的晨曲改在中午演出,頻寬變得狹窄,內容相較貧乏,顫音也明顯減少。這與人類的口語溝通,大同小異。當一個人睡眠不足,說話的速度會緩慢下來,咬字不如平常清晰,語句重覆的機率提高,甚至可能妨礙聽眾理解講者所要傳達的訊息[1]

澳洲喜鵲有複雜的家族。牠們用歌聲來劃定疆域,分辨敵友,並建立「鳥」際關係。失眠不僅會害喜鵲把歌唱得七零八落,也會進一步危及其社交生活。既然以往的人類睡眠實驗結果,與喜鵲有那麼多的相似處,下次在抱怨疫情害自己沒朋友之前,我們是不是應該先睡飽,再來思考怎麼社交呢?

睡飽再來社交比較不會被睏意影響思考。圖/Pexels

備註:此實驗結束後,參與受試的澳洲喜鵲,均在 2019 年 7 月被野放。

參考資料:

  1. Sleep loss impairs cognitive performance and alters song output in Australian magpies (Scientific Reports, 2022)
  2. Researchers find what magpies lose from hitting snooze (Brisbane Times, 2022)


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胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。臉書:荒誕遊牧。