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墨魚遊戲:使用桌上佳餚來探索記憶生成的奧妙

NOV 26 ,2021

cuttlefish in water

你知道墨魚 (烏賊) 有三個心臟、不用轉頭就可以看見自己背後的東西、雄性為了把妹可以任意改變自己的體色、而且還擁有數字的概念嗎 (雖然只能數到5,不過還是比某個不會數3的人類強多了)  ,這小東西的能耐,也許遠超乎你的想像是吧?

 

這些聰明的小傢伙們

除了剛剛提到的墨魚的特異功能外,墨魚其實非常的聰明,甚至具有學習的能力。曾經有人進行過以下實驗:在中午與晚上兩個時段進行餵食,兩個時段皆為限時不限量自助吃到飽,不同的地方在於晚上時段會提供它喜愛的食物,在這樣的條件下墨魚們會選擇中午儘可能的吃少點,以便晚餐時段能夠吃下夠多喜歡的食物。墨魚亦懂得放棄捕獵不可能捕獵到的獵物,例如近在眼前但躲在岩縫中不可能得手的目標,本次我們就要藉著這種學習行為來探討墨魚的學習能力。

 

動物行為研究的一個有趣模式

為什麼說使用墨魚做為模式動物很有趣呢? 首先,墨魚體型小巧,飼養成本較低,再來墨魚的神經系統與脊椎動物相比其實沒有太多差異,墨魚擁有與人類無異的中樞神經系統以及更優異的視野。綜合以上特色,墨魚才因此成為了新穎的行為研究模式動物。

 

全自動捕獵行為研究

可是,行為相關的實驗不是超難做的嗎?需要耗費大量的時間與人力還不一定跑得出來。如今有了全自動的方式,而這個方式是由Jessica Bowers博士與她的同事們所創造,她們使用的是Noldus所開發的斑馬魚苗高通量軌跡追蹤系統 DanioVision,這個系統原先是設計是使用96孔盤進行大量魚苗的軌跡分析的,然而Bowers博士使用了的是空間大上不少的六孔孔盤,每個孔盤中放有一根剛好能容納一隻小蝦的管子,做為看得到吃不到的誘餌 (蝦子剛好是墨魚的最愛)。有了這樣的實驗設置,我們的主角是六隻年幼的株儒墨魚,將墨魚放入那六個孔中,並使用Ethovision持續觀察墨魚們的軌跡、墨魚是否頭部朝向蝦子、以及墨魚是否持續接近蝦子所在的區域;這些數據都可以藉由Ethovision長時間的自動取得並進行分析,我們因此可以得知墨魚是否對同一孔中的蝦子保持興趣 (即使它一定吃不到)。

用墨魚進行長期記憶生成實驗

在剛剛的實驗中,作者證明了墨魚擁有學習能力,它們會視獵物的狀況調整自己的捕獵習性, 這個影片 則清楚的顯示出了株儒墨魚的捕獵行為是如何進行的:首先墨魚會頭朝向獵物,接著它會瞄準並在一瞬間使用觸手抓取獵物。作者在實驗中發現了當墨魚注意到了那管小蝦的存在時,墨魚會不停的移動並將身體拉長,這段期間內也會一直頭部朝著小蝦,然而隨著時間過去 (可能伴隨著幾次失敗的攻擊),墨魚對那管蝦會逐漸失去興趣,因為墨魚開始意識到了那管蝦對他來說是最遙遠的距離。數天過去後,墨魚會幾乎無視那管蝦的存在,然而在對照組(從未見過那管蝦的墨魚)上卻看不出來這種情況。由此可知,墨魚是一種可以藉由訓練獲得長期記憶的無脊椎動物。

 

結論

針對這一系列實驗結果作者下了個結論:在適當的工具幫助下,進行全自動的且長時間的墨魚學記憶實驗是可行的。 DanioVision 可以自動分析出長時間的數據且完全不需要人力觀察。.株儒墨魚的體型以及早熟特性讓它非常適合被放在Daniovision中進行此類記憶實驗,也因此誕生了一種有趣又具潛力的學習記憶實驗動物模式。 

 

參考文獻

  1. https://www.mnn.com/earth-matters/animals/blogs/5-amazing-facts-about-strange-beautiful-cuttlefish
  2. Billard, Pauline, et al. "Cuttlefish show flexible and future-dependent foraging cognition." Biology Letters 16.2 (2020): 20190743. https://doi.org/10.1098/rsbl.2019.0743
  3. Bowers, Jessica, et al. "Evidence of learning and memory in the juvenile dwarf cuttlefish Sepia bandensis." Learning & Behavior (2020). https://doi.org/10.3758/s13420-020-00427-4
  4. https://www.youtube.com/watch?v=XlhCOYS2GJ8