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《海底總動員2》的多莉感情豐富,但魚類真的會有情緒嗎?

Peggy Sha
・2016/07/28 ・2848字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

《海底總動員2》終於在萬眾期待下登場了!在電影中,多莉帶著她的失憶症從大海游到水族館,牽動著萬千觀眾的情緒。但是,魚類的生活真的會像電影演得那樣多采多姿嗎?

看著時而活潑、時而沉默的多莉,很多人心中一定有個疑問:魚類有感情嗎?牠們對外面的世界有沒有感覺?一說到感知情緒的能力,很多人會先想到海豚、猩猩、小狗等哺乳類動物,那多莉是不是也一樣呢?

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多莉也有情緒嗎? source:動畫片《海底總動員2多莉去那兒》

「只要游泳,只要游泳~~」魚兒只會游泳嗎?

我們都認為人類具有意識、可以體會想法與情緒,但是,「其他生物是否也具有意識」[1] 則是個至今未解的玄妙問題,許多科學家多年以來為此爭執不休。而這樣的疑問引發了另一個關鍵問題:我們要如何知道動植物的感受?一群科學家為了要解答這個問題,進行了一項研究 [2],以魚類作為對象,希望可以提供一部分的回答。

在此研究之前,關於「動物是否具有意識」這個問題,科學界主要分為兩派立場。就拿魚來說,一些科學家認為 [3] 牠們的大腦容量較小、構造較簡單,而且缺乏大腦皮層(如下圖),可能無法像哺乳類一樣處理高層次訊息。他們表示,魚類表現出很少的學習和記憶能力,行為模式極為簡單。因此,魚類面對不利環境的反應雖可能不只是反射,但仍然十分簡單,也沒有參雜任何情緒因素。

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魚的腦容量小、缺乏大腦皮層 source:Encyclopædia Britannica Online

另有一派覺得魚可能具有意識和情緒的人,則舉出許多佐證的例子:雖然魚類的大腦構造與哺乳類不同,但其中仍有些部分與哺乳類有著相同的進化起源,這些部分包含產生情緒的杏仁核、支持學習的海馬迴等等。而如果這些區域受損,哺乳類和魚類的行為會受到相似的影響,顯示出這些部位可能有著類似的功能 [4]。

內建Google Map,小博士多莉樣樣通

此外,也有研究顯示出[5]:魚類擁有優秀的學習能力,且能利用這些能力去支持一整套複雜的動作。許多種類的魚都可藉由記憶心智圖 [6](Mental Map)來完成複雜的導航。

  • 註:心智圖(Mental Map)亦作認知地圖(Cognitive Map),是指人類對於他們的互動區域所產生的觀點。當人類從感官接收環境訊息,並經大腦處理、組織,再融合既有的知識價值體系,乃建立空間認知。
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自建心智圖的魚兒其實很厲害! source:Pixabay

還有一些魚類可以經由觀察 [7] 和記憶潛在對手之前的打鬥行為,去計算自身的獲勝機率。有些魚類甚至可以製造、使用工具 [8],比如用砧來撬開雙殼貝類。我們現今也知道,對於醋酸等化學物的傷害性刺激,魚類可以感知並做出反應。這些反應光靠簡單反射是不夠的,尚需要心理狀態的轉變方能完成。

一刺激就臉紅紅,動物也會發燒?

所以,我們到底該如何知道多莉有沒有意識呢?跟她說鯨魚語嗎?事實上,在科學界有種特別的方法可以用來判斷動物是否具有意識,那就是「情緒性發燒」。情緒性發燒又稱為「應激性體溫升高」,顧名思義,它的特徵雖跟一般發燒十分類似,但卻不是起因於感染,而是經由刺激、造成情緒反應所導致的。這種實驗方式是將動物放在充滿壓力的環境之中,而如果牠們具有意識,便會因為「感受」到壓力,出現情緒性發燒的症狀。

由於以前曾有研究顯示:蟾蜍 [9] 和金魚 [10] 都沒有出現情緒性發燒。所以,科學家一直認為只有哺乳類、鳥類、爬蟲類才會出現情緒發燒、具有意識。不過,最近一項以斑馬魚為對象的實驗卻得出了與從前完全不同的結論,改變了科學家原先的想法。

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動物也會發燒? Photo credit:Lisa Brewster

此項研究將斑馬魚限制在魚缸中央的小網子裡,讓牠們暴露在壓力環境之中;而由於魚類是外溫動物(冷血動物),牠們需要移動到一個對應內部生理狀態的溫度環境。所以,在經歷壓力環境後,牠們應該移動到更溫暖的水域。

在網中停留15分鐘後,魚便被釋放、可以自由地游到魚箱裡不同的隔間,而每個隔間的溫度都不同。相較於一般的魚,經過壓力刺激的魚明顯會在較高溫的水域停留更久,顯示出牠們的體溫至少上升了攝氏2°C ~ 4°C,而這正是由情緒性發燒所造成的。

某些魚類會出現情緒性發燒,並不代表所有魚類都具有意識。但這確實表示,那些認為魚類沒有感覺的人,再也不能用「魚類不會情緒性發燒」來當作論證。同時,魚類的形象也變得更為複雜,牠們或許也是有情緒和意識的動物——至少在一定程度上是如此。

雖然我們已經知道,魚類「可能」擁有意識和情緒,但我們現在仍無法確定牠們是否如同多莉一樣感情豐沛。不過,如果些許的想像可以讓人類更加注重這些美麗生物的生存與福利,那我們不妨浪漫一些吧。

原文出處:

參考資料:

  1. Allen, Colin and Trestman, Michael, “Animal Consciousness“, The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Summer 2015 Edition), Edward N. Zalta (ed.)
  2. Sonia Rey, Felicity A. Huntingford, Sebastian Boltaña, Reynaldo Vargas, Toby G. Knowles, Simon Mackenzie(2015) Fish can show emotional fever: stress-induced hyperthermia in zebrafish Proc. R. Soc. B 2015 282 20152266; DOI: 10.1098/rspb.2015.2266. 
  3. James D. Rose,”The Neurobehavioral Nature of Fishes and the Question of Awareness and Pain “, Reviews in Fisheries Science, 10(1): 1–38 (2002) 
  4. Manuel Portavella, Blas Torres, and Cosme Salas, “Avoidance Response in Goldfish: Emotional and Temporal Involvement of Medial and Lateral Telencephalic Pallium“, The Journal of Neuroscience, 3 March 2004, 24(9): 2335-2342; doi: 10.1523/JNEUROSCI.4930-03.2004
  5. Keven N Laland, Culum Brown, and Jens Krause, “Learning in fishes: from three-second memory to culture“,  Fish and Fisheries, 2003, 4, 199-202
  6. T. B. de Perera, “Fish can encode order in their spatial map“, Proc. R. Soc. Lond. B 2004 271 2131-2134; DOI: 10.1098/rspb.2004.2867.
  7. Logan Grosenick, Tricia S. Clement & Russell D. Fernald Fish can infer social rank by observation alone Nature 446, 102 (1 March 2007) | doi:10.1038/nature05646
  8. Brown, C. (2012), Tool use in fishes. Fish and Fisheries, 13: 105–115. doi: 10.1111/j.1467-2979.2011.00451.x
  9. Arnaud Jean Cabanac, Michel Cabanac, “No emotional fever in toads“,  Journal of Thermal Biology 29(7-8):669-673 · October 2004 DOI: 10.1016/j.jtherbio.2004.08.039
  10. Michel Cabanac, Frédéric Laberge, “Fever in Goldfish Is Induced by Pyrogens But Not by Handling” Physiology & Behavior 63(3):377-9 · March 1998 DOI: 10.1016/S0031-9384(97)00444-7 
  11. Gregory, Derek; Johnston, Rom Pratt, Geraldine (2009). Dictionary of Human Geography: Mental maps/Cognitive Maps (5th ed.). Hoboken: Wiley-Blackwell. p. 455.
  12. Mental Maps—How We See The World abouteducation

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Peggy Sha
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曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。


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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。