魚(yú)能記住光照刺激嗎？

李琢如

真理？謠言？

我們?cè)谡{(diào)侃一個(gè)人總是忘事時(shí)會(huì)說(shuō)：“你是魚(yú)嗎？記性怎么那么差。”《海底總動(dòng)員》中患有健忘癥的藍(lán)倒吊魚(yú)多莉轉(zhuǎn)頭就會(huì)忘記自己要干什么，連回家都要朋友陪著……“魚(yú)的記憶只有7秒”似乎成了一種廣為流傳的說(shuō)法，大家普遍認(rèn)為魚(yú)是一種記性很差的動(dòng)物，也沒(méi)有貓、狗這些哺乳動(dòng)物聰明。

我曾經(jīng)也對(duì)這個(gè)說(shuō)法深信不疑，但后來(lái)在養(yǎng)魚(yú)的過(guò)程中，逐漸對(duì)這個(gè)說(shuō)法產(chǎn)生了懷疑。我發(fā)現(xiàn)魚(yú)的很多行為似乎都表明它們可能有較長(zhǎng)期的記憶力，比如一到固定喂食的時(shí)間，它們就會(huì)浮在水面上等待，難道魚(yú)能記住“開(kāi)飯時(shí)間”？當(dāng)把手伸到魚(yú)缸上方時(shí)，它們會(huì)爭(zhēng)先恐后地聚攏過(guò)來(lái)，難道它們能記住“手＝食物”？

魚(yú)究竟有沒(méi)有長(zhǎng)期記憶的能力呢？這讓我感到十分困惑。

化身“小小研究生”

2022年暑假，我看到北京自然博物館“小小研究生”科學(xué)探究班的招生公告，這次探究的恰恰就是困擾了我很久的問(wèn)題——魚(yú)的記憶真的只有7秒嗎？如果能親手通過(guò)實(shí)驗(yàn)解決這個(gè)問(wèn)題，那該多棒！于是我毫不猶豫就報(bào)名了。

面試前，我非常緊張，看著一個(gè)又一個(gè)的小朋友進(jìn)進(jìn)出出，我好害怕不能被錄取！但同時(shí)還有一點(diǎn)點(diǎn)期待和興奮。終于輪到我了！我略帶膽怯地走進(jìn)面試室。但面試的整個(gè)過(guò)程就像聊天一樣，我從容不迫地回答一個(gè)又一個(gè)問(wèn)題。

面試結(jié)束后沒(méi)多久，爸爸告訴我，我被錄取了！我終于可以成為“小小研究生”，去探究“魚(yú)的記憶真的只有7秒嗎”這個(gè)問(wèn)題了！

確定方向，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)

正式開(kāi)班，我和其他幾位同學(xué)帶著“魚(yú)的記憶真的只有7秒嗎”這個(gè)問(wèn)題，在老師的帶領(lǐng)下進(jìn)入水族館。

我們觀察到了投喂時(shí)各類(lèi)魚(yú)的反應(yīng)：鯊魚(yú)會(huì)聚集到特定的投喂區(qū)域不停打轉(zhuǎn)，巨骨舌魚(yú)會(huì)并排等在投喂口前，眼巴巴地等待飼養(yǎng)員……在飼養(yǎng)員的介紹下，我們得知了這些魚(yú)經(jīng)歷了多年的定時(shí)、定點(diǎn)投喂訓(xùn)練，只要臨近開(kāi)飯時(shí)間，或看到飼養(yǎng)員，或聽(tīng)見(jiàn)腳步聲、開(kāi)柵欄的聲音，它們就會(huì)自動(dòng)聚集過(guò)來(lái)。即使停食一天，它們?nèi)詴?huì)有這樣的反應(yīng)。這些現(xiàn)象都讓我越來(lái)越相信魚(yú)是有長(zhǎng)期記憶的。

同學(xué)們經(jīng)過(guò)討論交換了看法，大家都傾向于認(rèn)為魚(yú)是有長(zhǎng)期記憶的，接下來(lái)就是要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證了。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，老師教會(huì)了我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，比如設(shè)置對(duì)照、控制變量、有足夠的樣本數(shù)量等重要原則，并且還發(fā)給我們一些參考資料，要求大家尋找自己感興趣的研究方向。我腦子里靈光一閃，突然想起在家里養(yǎng)魚(yú)時(shí)，在喂食前只要一打開(kāi)燈，魚(yú)就會(huì)圍過(guò)來(lái)。那么魚(yú)可以記住光照嗎？它們又能記住多久呢？

考慮到很多動(dòng)物有趨光性，為了排除光照可能對(duì)魚(yú)有天然的吸引力，我決定反其道而行之，看看魚(yú)能不能記住光照和驅(qū)趕之間的聯(lián)系。

實(shí)驗(yàn)組：每次光照時(shí)用木棍加以驅(qū)趕。

對(duì)照組：不進(jìn)行光照，只是進(jìn)行與實(shí)驗(yàn)組同等次數(shù)的驅(qū)趕。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的訓(xùn)練后，如果實(shí)驗(yàn)組的魚(yú)每次受到光照就四散逃開(kāi)，而對(duì)照組的魚(yú)無(wú)動(dòng)于衷甚至聚集過(guò)來(lái)，那就可以證明魚(yú)能對(duì)“光照”形成記憶，之后每隔幾天再重復(fù)測(cè)試，看它們的記憶能維持多長(zhǎng)時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)方案得到老師的肯定后，我從博物館把飼養(yǎng)箱、過(guò)濾器等一批飼養(yǎng)器材帶回了家，組裝完畢后放上水。組裝好的飼養(yǎng)箱經(jīng)過(guò)幾天的運(yùn)行和晾曬，終于迎來(lái)了實(shí)驗(yàn)的主角：一批三湖慈鯛魚(yú)。經(jīng)過(guò)幾天的飼養(yǎng)，待它們適應(yīng)新環(huán)境后，實(shí)驗(yàn)正式開(kāi)始。我按之前的計(jì)劃每天對(duì)它們進(jìn)行光照和驅(qū)趕訓(xùn)練，并且用手機(jī)拍視頻進(jìn)行記錄。

得出結(jié)論，擊破謠言

實(shí)驗(yàn)從2022年7月24日正式開(kāi)始，我每天用手電筒對(duì)三湖慈鯛進(jìn)行光照，每次打光的同時(shí)將木棍伸入水中對(duì)魚(yú)進(jìn)行驅(qū)趕，每次實(shí)驗(yàn)過(guò)程都會(huì)用手機(jī)全程拍攝視頻進(jìn)行記錄。訓(xùn)練持續(xù)到第13天時(shí)，也就是8月6日，實(shí)驗(yàn)組的所有三湖慈鯛一看到光照就立刻表現(xiàn)出逃離行為。至此，記憶訓(xùn)練完成，在這之后就不再對(duì)魚(yú)進(jìn)行“光照——驅(qū)趕”訓(xùn)練，而是每隔兩三天，測(cè)試一下魚(yú)對(duì)光照的反應(yīng)，看看它們的記憶究竟能持續(xù)多久。

實(shí)驗(yàn)一直持續(xù)到暑期末，我將眾多原始數(shù)據(jù)和視頻資料仔細(xì)回看并統(tǒng)計(jì)，得到了如下統(tǒng)計(jì)圖：

從表1可看出：訓(xùn)練前（7月24日前），67%～83%的三湖慈鯛天然地表現(xiàn)出趨光性，而13天的訓(xùn)練完全扭轉(zhuǎn)了這種天然的反應(yīng)；8月6日后，100%的三湖慈鯛受到光照后表現(xiàn)出逃避行為。而且，即使訓(xùn)練已經(jīng)停止，10天以后仍有超過(guò)80%的魚(yú)見(jiàn)到光會(huì)逃避。這就足以證明：三湖慈鯛對(duì)光照的記憶至少可以持續(xù)10天。“魚(yú)的記憶只有7秒”是個(gè)徹頭徹尾的謠言！人們對(duì)魚(yú)類(lèi)的誤解實(shí)在是太深了！

表1 訓(xùn)練前后魚(yú)對(duì)光照的反應(yīng)情況

意外收獲

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中， 我無(wú)意中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象：記憶形成后，在木棍伸進(jìn)水中的瞬間，所有的魚(yú)會(huì)四散逃開(kāi)，反應(yīng)十分強(qiáng)烈；而我用手電筒打光時(shí)，雖然魚(yú)也有逃避反應(yīng)，但是并沒(méi)有見(jiàn)到木棍時(shí)那么強(qiáng)烈。因此，我特意回放視頻，重新整理了訓(xùn)練完成后三湖慈鯛“受到光照”和“看到木棍”時(shí)表現(xiàn)出逃避行為的情況，將逃避反應(yīng)程度分為“強(qiáng)烈”“中等”“較弱”三個(gè)等級(jí)，并將反應(yīng)“強(qiáng)烈”的數(shù)據(jù)整理成圖：

表2 魚(yú)分別對(duì)“看到木棍”和“受到光照”時(shí)表現(xiàn)出的“強(qiáng)烈”反應(yīng)

從表2可看出：記憶形成后，100%的三湖慈鯛見(jiàn)到木棍時(shí)會(huì)立刻表現(xiàn)出強(qiáng)烈的逃避反應(yīng)，且這種強(qiáng)烈反應(yīng)在13天的實(shí)驗(yàn)中一直存在。而在受到光照時(shí)僅有56%的三湖慈鯛表現(xiàn)出強(qiáng)烈的逃避反應(yīng)，而且隨著時(shí)間的推移，這種比例越來(lái)越低，直至降為0%。

之所以會(huì)出現(xiàn)這種情況，在我看來(lái)是因?yàn)楫?dāng)三湖慈鯛受到驅(qū)趕刺激時(shí)，它們直觀感受到的刺激物是木棍，因此木棍屬于“直接刺激物”。而光照是伴隨驅(qū)趕動(dòng)作發(fā)生的，屬于“間接刺激物”。三湖慈鯛對(duì)“直接刺激物”容易形成強(qiáng)烈的、持久的記憶，而對(duì)“間接刺激物”形成的記憶則相對(duì)較弱、難以持久。就像我們自己親手做過(guò)的實(shí)驗(yàn)印象特別深刻，可能很多年都忘不了，可是從書(shū)中看到的知識(shí)如果沒(méi)有實(shí)踐，可能很快就會(huì)遺忘。看來(lái)真是應(yīng)了那句“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行”！

答辯會(huì)與思考

研究獲得了圓滿(mǎn)成功，但“小小研究生”活動(dòng)還沒(méi)有結(jié)束，我又花費(fèi)了幾天將實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果整理成一篇小論文。終于迎來(lái)了論文答辯的日子，同學(xué)們一個(gè)個(gè)上臺(tái)分享自己的研究成果，回答評(píng)委專(zhuān)家的問(wèn)題。輪到我了！我胸有成竹地走到了講臺(tái)上，鎮(zhèn)定自若地講述著實(shí)驗(yàn)的過(guò)程、結(jié)果和結(jié)論。因?yàn)檫@全過(guò)程都是我一點(diǎn)點(diǎn)親手完成的，所以對(duì)它們簡(jiǎn)直太熟悉了。答辯完成后，我也認(rèn)真聽(tīng)了其他同學(xué)的研究成果：有的發(fā)現(xiàn)魚(yú)能記住迷宮路線(xiàn)，有的發(fā)現(xiàn)魚(yú)能區(qū)分并記住不同聲音的振動(dòng)，有的發(fā)現(xiàn)魚(yú)能區(qū)分并記住不同形狀的幾何體……大家的實(shí)驗(yàn)豐富而精彩，真讓我大開(kāi)眼界！現(xiàn)在我可以十分肯定地告訴所有人，“魚(yú)的記憶只有7秒”這個(gè)說(shuō)法就是個(gè)徹頭徹尾的謠言！魚(yú)遠(yuǎn)比我們想象中要聰明！

（指導(dǎo)教師：北京自然博物館 盧君輝）