Studies on spatial learning and memory of some freshwater fishes

Abstract

由于对脑科学的研究而引发的认知科学的研究热潮，带动了动物学习与记忆研究的扩展。近十几年来，对鱼类学习与记忆的研究文章呈爆发性的增长，为我们提供了惊人的信息：鱼类不仅有着长期的记忆，也有着超强的智力。鱼类不再是愚蠢的只有3秒钟记忆的动物。本论文以鱼类为研究对象，期望从系统发育树上不同的物种，同一物种的不同性别，和不同个体三个不同的角度，研究鱼类空间学习与记忆的差别，从而理解鱼类学习与记忆的进化，以及鱼类如何以不同的学习与记忆特征适应其生活方式和生活环境。本研究得到如下主要结果： 1. 以高体鳑鲏、稀有鮈鲫、斑马鱼和鳜鱼作为研究对象，用T形迷宫装置，以选择正确的食物源方向和到达时间为衡量标准，研究鱼类空间学习和记忆能力的差异。比较在无路标、有一个路标及有两种不同颜色路标存在的条件下，不同种鱼类在解决空间问题时表现出的学习和记忆能力的差异，探讨鱼类空间学习与记忆能力的适应性进化。结果表明，在无可见路标存在的情况下，只有高体鳑鲏和稀有鮈鲫能较好地解决空间问题；有一个可见路标存在的情况下，所有研究对象都能很好地解决空间问题；有两个不同颜色的可见路标存在的情况下，只有高体鳑鲏和斑马鱼能解决空间问题。实验证明不同种的鱼类都有空间学习与记忆的能力，经过训练，都能够完成一定的空间任务，但是不同种鱼类天生的方向感有明显差异。鱼类的空间学习和记忆能力与其生活环境和习性相适应，并与其系统发育位置相关。 2.选择高体鳑鲏、彩石鳑鲏和方氏鳑鲏作为研究对象，用T形迷宫装置，以选择正确的食物源方向和到达时间为衡量标准，研究没有可见标记物存在的条件下，三种鳑鲏属鱼类空间学习和记忆能力在两性间的差异。结果表明，没有可见标记物存在的条件下，雌性鳑鲏鱼类所表现出的空间认知能力优于雄性。 3. 选择高体鳑鲏为研究对象，比较有一个可见路标存在的条件下，学习和记忆能力在个体间的差异，并分析差异形成的原因。实验结果显示，高体鳑鲏个体间的学习和记忆能力有很大差异。不同个体达到学习标准所需训练次数最少是5次，最多是21次。雌性所需平均次数为15.750±2.094,雄性所需平均次数为12.750±1.645。其中雄性高体鳑鲏所需训练次数分为两个类型，快速型和慢速型。推测该现象产生的原因是不同的雄性个体在生殖中采取的不同的策略造成的。领域鱼空间认知能力低，所需训练次数多（慢速型）；偷袭鱼空间认知能力高，所需训练次数少（快速型）