科學研究:不要再罵人金魚腦了!

魚可是比你想像中的還要聰明

· 科學研究

  「魚兒魚兒水中游,游來游去樂悠悠!」小時候哼起兒歌時,總覺得魚在水中過得很開心,我們也常聽到難過的人說「他想成為一隻魚」,因為魚的記憶很短暫,只有七秒,魚缸裡的魚每一次的見面都是一個全新的面孔,變成魚就可以忘掉煩惱。也因為這樣,金魚腦(Brain of a goldfish)常被用來形容健忘的人。但最近《Scientific reports》期刊發表了一項研究,發現被訓練的魚兒就算沒有手指,牠們也會簡單的算術!萌博士更發現其實早在60年前便有科學家對魚的記憶力進行研究。原來我們都誤會了魚,其實魚的記憶比你想像中的長,甚至比你想像中的還要聰明喲!

 

過去科學研究:魚的記憶遠大於七秒 

  1965年,美國研究人員將金魚放在一個很長的魚缸裡,並在另一端射出一道亮光,經過20秒後,在亮光處釋放電擊。在反覆刺激的訓練下,金魚對電擊產生了記憶,一旦牠們看到強光,就會迅速游到魚缸另一端,避免被電擊。經過不斷的實驗,科學家們發現金魚在之後的一個月之內都記得躲避電擊的方法,因此「金魚的記憶力可維持長達一個月」。 

  2002年,美國研究人員在餵食斑馬魚前,給一個紅光作為信號,在訓練結束10天後,發現斑馬魚仍然記得紅光出現代表進食時間到了,因此「斑馬魚有超過10天的記憶力」。其他的實驗更發現斑馬魚很快就學會了如何走迷宮、記憶特點也與人類有相似之處,像是在過大的壓力會讓牠們記不住東西、注意力分散而降低學習效率、記憶力隨著衰老而退化。2019年更有研究發現斑馬魚能夠將記憶以DNA甲基化的形式遺傳給下一代。 

 

最新科學研究:就算沒有手指 魚也會算數 

  近期科學家在《Scientific reports》發表一項對慈鯛(cichlids; Pseudotropheuszebra)與魟魚(stingrays; Potamotrygon motoro)進行簡單算數訓練的最新研究報告,科學家利用藍色及黃色形狀的圖示進行訓練,兩者分別代表「+1」及「-1」,比如當看到兩個藍色圖示(+1),代表下一步要選擇三個藍色圖示(2+1=3),若看到兩個黃色圖示(-1),代表下一步要選擇一個黃色圖示(2-1=1)。 

 

  魚兒們每次訓練在入口處觀看測試題目五秒後,閘門開啟進入作答區,魚兒根據測試題目(藍色或黃色圖示及數目)選擇+1或-1的房間,若選擇正確,門後會有食物作為獎勵。 

 

  萌博士發現魚兒們的訓練非常地密集,每周訓練六天,每天兩回合,一回合10次,而且牠們必須經過三種不同的測試,除了+1/-1的類型(測試類型1),還有+1/+2/-1/-2的類型(測試類型2),來確認魚兒是否真的學到+/-「1」,而第三個試驗則是改變圖案的形狀大小,來確保魚兒在選擇正確答案時不會因為圖案形狀的大小而影響作答結果(詳細解釋可見下方「萌博士小學堂1」)。

 

在經過反覆多次訓練後,研究結果發現 

 兩種魚類加法答對率較減法來得高 

慈鯛學習速度較魟魚快 [平均學習次數:慈鯛(28次)<魟魚(68次)]

慈鯛通過測驗的比例較魟魚高 [八隻慈鯛有六隻通過訓練標準(75%),但八隻魟魚僅有四隻通過訓練標準(50%)]

  雖然研究結果顯示慈鯛學習能力似乎比魟魚強,答對率也比較高,但文章中提到可能是因為有幾隻慈鯛在之前曾經受過訓練(參與過其他試驗),導致牠們學習能力差異較大,反倒是魟魚彼此間的能力差異就比較小(詳細解釋可見下方「萌博士小學堂2」)。跟萌博士一起閱讀完這篇研究,你是不是也覺得魚其實比我們想像中的還要聰明很多呢?所以不要再隨便罵人家金魚腦了,不然金魚可是會哭哭的唷😭

 

 🌱[萌博士小學堂] 🌱

1. 在第三種試驗中,圖案形狀大小被稱為「干擾因子(Confounding factor)」,因為在大多數情況下,數字越小,圖案可能越大,而數字越大,圖案可能會越小。為了控制這種偏差(Bias),研究員改變了圖案數目與形狀大小之間的關係,讓圖案越少的選項形狀越小,而圖案越多的選項形狀越大。這種方式是為了確保魚兒在選擇答案的時候,不會受到圖案形狀大小而有所影響(不會被干擾,Controlled for the confoundingfactor)。 

2. 由於研究員發現慈鯛個體間作答能力差異大(選擇正確/錯誤次數的變異數大,異質性高),而魟魚個體間的作答能力反而較一致(選擇正確/錯誤次數的變異數小),因此文章利用廣義線性模型(Generalized linear mixed models)來進行分析,反應變數為二元變項(Y=1答錯 vs. Y=0答對),測試(+1/-1)當作固定效果(Fixed effect),群體差異當作隨機效果(random effect)。可惜這篇研究只有提供統計方法,沒有提供估計結果,無法讓萌博士帶領小夥伴一起深入探討。 

 

 

文獻出處 

1. Agranoff, B. W., Davis, R. E.,& Brink, J. J. (1966). Chemical studies on memory fixation in goldfish. 

2. Gaikwad, S., Stewart, A., Hart,P., Wong, K., Piet, V., Cachat, J., & Kalueff, A. V. (2011). Acute stressdisrupts performance of zebrafish in the cued and spatial memory tests: Theutility of fish models to study stress–memory interplay. Behavioural processes,87(2), 224-230. 

3. Ortega-Recalde, O., Day, R. C.,Gemmell, N. J., & Hore, T. A. (2019). Zebrafish preserve global germlineDNA methylation while sex-linked rDNA is amplified and demethylated duringfeminisation. Nature communications, 10(1), 1-10. 

4. Schluessel, V., Kreuter, N.,Gosemann, I. M., & Schmidt, E. (2022). Cichlids and stingrays can add andsubtract ‘one’in the number space from one to five. Scientific Reports, 12(1),1-11. 

5. Sison, M., & Gerlai, R.(2010). Associative learning in zebrafish (Danio rerio) in the plus maze.Behavioural brain research, 207(1), 99-104. 

6. Yu, L., Tucci, V., Kishi, S.,& Zhdanova, I. V. (2006). Cognitive aging in zebrafish. PloS one, 1(1),e14. 

7. Williams, F. E., White, D.,& Messer Jr, W. S. (2002). A simple spatial alternation task for assessingmemory function in zebrafish. Behavioural Processes, 58(3), 125-132. 

 

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