螃蟹可以学会走迷宫,并在两周后仍然认路

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螃蟹可以学会走迷宫,并在两周后仍然认路
麻省理工科技评论 2019-10-28

2019-10-28

现在,英国科学家就发现螃蟹可以下学习并记忆迷宫。
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现在,英国科学家就发现螃蟹可以下学习并记忆迷宫。

几天前,美国科学家刚刚教会老鼠开车。现在,英国科学家就发现螃蟹可以学习并记忆迷宫。在动物界,像习惯化和敏化这样的学习形式是显而易见的。但是像空间学习这样比较复杂的学习形式,以前只在脊椎动物和一部分无脊椎动物身上得以证实。

螃蟹可以学会走迷宫,并在两周后仍然认路

图 | 螃蟹可以学习并记忆迷宫(来源:pixabay)

尽管甲壳类水生节肢动物在海洋和淡水生态系统中扮演着重要的角色,但是对于它们的研究却很少。甲壳类动物的神经元数量比其他动物少得多,人类大脑有 860 多亿个神经元,蜜蜂的大脑有近 100 万个神经元,然而小龙虾只有不到 10 万个神经元。尽管它们脑子小,但是像十足目甲壳类动物却表现出了复杂的导航行为,包括归巢、路径整合和真正的导航。

为了测试甲壳类动物的空间学习能力,英国斯旺西大学(Swansea University)的爱德华•波普(Edward Pope)和他的同事用螃蟹走迷宫进行了一项有意思的研究。

他们训练了 12 只青蟹(海蟹类)来完成水族馆的水下迷宫。青蟹是潮间带和浅海生态系统中重要的捕食者和清道夫。该迷宫只有一条通往终点的正确路径,这条路径可能需要尝试改变五次方向,其中包括三个死胡同。研究人员在迷宫的尽头放了一个美味的碎贻贝作为奖励。

迷宫的外部尺寸为 75 厘米 × 50 厘米× 12.5 厘米,由 8 毫米不透明的黑色有机玻璃组成。所有的通道均为 10 厘米宽,从起点箱到终点的直线路径约为 2 米。

螃蟹可以学会走迷宫,并在两周后仍然认路

图 | (a)实验迷宫示意图,一只青蟹在起始室,终点是一个贻贝 (b)在 1-6 周的时间内,青蟹到达终点的时间 (c)青蟹在 1-6 周内的错误转弯次数(来源:论文)

这些青蟹在每周的固定日期接受实验,所有青蟹在测试前被禁食 3-5 天。青蟹们一共走了四周,它们在第三周就可以准确地走出迷宫。又过了两周之后,研究人员开始对青蟹的记忆进行测试。

这一次,研究小组把青蟹放在迷宫里,没有可食用的奖励。12 只选手都在 8 分钟内完成了迷宫。相比之下,一组未经训练的螃蟹平均花费 39 分钟才能完成迷宫,而且 12 只螃蟹中只有 7 只在 1 小时内到达终点。

螃蟹可以学会走迷宫,并在两周后仍然认路

图 | 训练过的和对照样本的青蟹到达迷宫终点的时间表,实验动物在 1 小时(3600 秒)内没有到达终点则实验结束(来源:论文)

这项研究不同的地方在于,它的测试周期为一周,而不是普遍采用的每天测试的方式,这对测试记忆力是一个很好的考量。英国伦敦大学学院的 Neil Burgess 说:“有趣的是,螃蟹可以学习走迷宫,尽管它们学习的速度似乎比啮齿动物或哺乳动物慢。”

研究者认为,十足纲甲壳类动物能够学习迷宫这一发现不仅具有重要的生态意义,而且还将有助于开发一个模型系统来研究水中污染物或水化学的变化,是如何影响无脊椎动物的复杂行为的,这兼具生态意义和经济意义。

波普说,他的团队下一步想要研究海洋环境的变化,比如海洋酸化和温度上升,如何影响螃蟹的学习能力。

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